煤中铍元素的研究进展

陈柯婷　陈萍　李洋　刘震

摘 要：在综合分析国内外研究资料的基础上，对煤中铍的含量、赋存状态、分布规律、测定方法以及对环境的影响作了简单的描述，全国煤中铍的含量为1.9mg/kg左右，但在不同时代不同地区中煤的含量有所差异。关于煤中铍的赋存状态的报道很少，至今也没有直接方法来测定煤中铍的赋存状态。煤中铍含量的测定方法多种多样，现阶段主要以ICP-MS、原子吸收法以及分光光度法为主。

关键词：煤中铍；含量；赋存状态；分布规律；测试方法；环境污染

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.02.055

铍是最轻的坚硬的灰白色金属，它能吸收大量的热量，因此用于太空船、导弹火箭等，是重要的战略原料。在地壳中的丰度为2.4?g/g[1]。铍是目前确认的有毒致癌元素，其卤族化合物和氧化物都有很大的毒性。一般而言，可溶性的铍毒性大，难溶性的铍毒性小，静脉注入时毒性最大，呼吸道次之，经口或皮肤毒性最小。土壤中过高含量的铍进入植物体中形成磷酸盐，导致植物缺磷而影响生长。煤和石油的开发利用是大气中铍污染的主要来源，目前地球大气圈中每年的铍进入量在3000t以上，远高于该元素同期的工业生产总量（约500t），煤中铍已对大气环境和人体健康造成了严重的影响。在美国5洁净空气修正案6（CAAA，1990）所列出的189种污染物中，包括铍及其化合物。中国5大气污染物综合排放标准6（GB16297-1996）中，铍及其化合物的最高允许排放浓度为0.012mg/m3，是所有11种无机元素中最低的[2]。因此，研究煤中铍的分布赋存特征，无论对于煤地球化学基础理论研究，还是煤炭的洁净利用，都有非常重要的意义。

1 中国煤中铍的含量研究

赵继尧等[3]统计中国1123个样品中的铍含量为0.1～6mg/kg，算术平均值为2mg/kg。白向飞[4]根据中国煤中资源数据库统计中国1018个样品中铍的含量为0～16mg/kg，按各聚煤期煤炭资源量加权求得的算术平均值为1.79mg/kg。如表1所示，唐修义等[5]通过对全国各成煤时代的煤样品进行分析统计，得出铍的含量为0.5～8mg/kg，算术平均值为1.9mg/kg。

2 煤中铍的赋存状态

目前有关煤中铍的赋存状态的报道很少，现在也还没有直接方法用于研究煤中铍的赋存状态。Finkleman[6]把与有机质缔合列为铍在煤中的最有可能的赋存状态，但不能排除铍与粘土矿物结合，在实验室的浮沉实验中总是存在于相对密度轻的颗粒中，此外，铍的含量与灰分产率呈反比关系，早在1970年Eskenazy所做吸附实验表明：在pH为3～7的情况下，泥炭和煤中的羟基和羧基基团能和溶液中的铍离子产生离子交换；含羟基和羧基基团多的腐殖组组分比含这些基团少的半丝质体能吸附更多的铍。

张军营[7]认为在富含腐殖酸的低煤级煤中，铍赋存在有机组分中。樊金串等[8]选取了山西西曲焦煤、河西肥煤、新白洞弱粘煤和挖金湾弱粘煤四种煤样，作元素含量聚类分析，发现铍在西曲煤中与灰分的相关性较好，而其他三种煤中的铍表现出较好的有机亲和性，这与铍的离子半径小，与氧的结合能力强，易形成配阴离子有关。

在元素周期表上，铍和铝位于对角线上，铍的标准电极电势与铝近似，铍能在粘土矿物晶格上类质同象取代铝或被其吸附[7]，但Demir等根据因子分析结果认为可能有少量的铍与煤中后生硫化物共生。

3 煤中铍的分布规律研究

中国不同成煤时代煤中铍含量分布差异较小。相对而言，如表2所示早石炭世、早-中侏罗世及早第三纪煤中铍含量较低，尤其是西北聚煤区早-中侏罗世煤中铍含量较低，而华北、华南晚二叠世、晚三叠世、东北晚侏罗-早白垩世煤中铍含量稍高[9]。

注：摘自白向飞等[9]。

4 煤中铍的测定方法

铍有多种分析测试方法，主要有电感耦合等离子体-原子发射光谱法、原子吸收分光光度法、荧光测定法和分光光度法。近几年来，铍的分析方法有了一些新的进展，新的试剂、新的方法不断运用。如离子交换荧光-流动注射法、ICP-MS法等。

5 研究煤中铍的环境意义

接触铍及其化合物可致急性被病和慢性被病。自从1933年德国学者Weber首次报告急性铍病，美国学者Hardy首次于1946年报告慢性铍病以来，至1980年国外公开报道已登记的铍病病例超过了一千例[10]。加强铍防护，降低作业环境空气中铍浓度，不仅可以控制急性铍病的发生，而且也能大部分控制典型和严重的慢性铍病发生。铍是环境污染物之一，我们要加大对铍的研究，以便于人们了解铍及化合物的客观规律和对人类生存环境的影响，从而减少铍对环境污染程度。

6 结语

由于对煤中铍的研究进展缓慢，其作为有害元素对环境的污染是在所难免的，我国对铍的研究不够深入，需要进一步深化研究煤中铍的含量、赋存状态、成因、分析方法以及对环境的危害，为今后的合理利用和减轻环境危害提供科学依据，使我国在更大程度上的煤炭开发和利用过程中尽量减少对环境和生态的影响。

参考文献：

[1]Wedepohl K H.1995.The composition of the continental crust. Geochim et Cosmochim Acta，59：1217-1232.

[2]GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》[S].13.

[3]赵继尧，唐修义等.中国煤中微量元素的丰度.中国煤田地质，2002，14（增刊）：5-13.

[4]白向飞.中国煤中微量元素分布赋存特征及迁移规律试验研究[D].北京：煤炭科学研究总院，2003.

[5]唐修义，黄文辉等.中国煤中微量元素[M].北京：商务印书馆，2004：85-89.

[6]Finkelman R B.Modes of occurrence of potentially hazardous elements in coal：levels of confidence[J].Fuel Process Technol，l994，39（01）：21-34.

[7]张军营.煤中潜在有毒害微量元素富集规律及其污染性抑制研究[D].北京：中国矿业大学（北京校区）.

[8]樊金串等.煤中微量元素间依存关系的聚类分析[J].煤料化学学报，2000（02）.

[9]白向飞，李文华.中国煤中铍的分布赋存特征研究[J].燃料化學学报，2004，32（02）.

[10]杨敏等.慢性铍病的流行病学[J].冶金劳动卫生，1981，7（05）：298.