生物成气中离子和微量元素变化特征及健康风险评价
来源期刊：煤炭学报2021年第3期
论文作者：武俐 王海坡 李鹏 赵同谦 曹斌
文章页码：994 - 1002
关键词：煤生物成气;常量离子;微量元素;健康风险评价;外源菌;
摘 要：向煤层中添加微生物群落和营养物质可产出甲烷,微生物在利用煤和营养物质进行成气时,典型离子与微量元素的质量浓度变化关系到周围环境安全性。为研究煤生物成气过程中液相微量元素的变化特征,选取河南平顶山、河南义马和山西长治3个地区的煤样,开展模拟生物成气实验研究。利用离子色谱和电感耦合等离子质谱（ICP-MS）对成气过程中液相的Na+,NH4+,K+,Cl-,PO43-等常量离子与V,Cr,Mn,Co,Ni,Cu,Zn,As,Se,Ag,Cd,Sb,Ba,Ti,Pb等金属元素的质量浓度进行测定。结果表明,成气过程液相中,常量离子的质量浓度随产气时间增加基本保持稳定,微量元素的变化与产气过程有很强的相关性,成气过程中V,Ag和Cd未检出,而As,Ba,Co,Ni和Pb等微量元素的质量浓度均随产气时间的增加而升高,Pb,Se和Ti质量浓度的变化与煤样有关。Ba质量浓度最高,为23.88～144.79μg/L,As,Cu质量浓度分别为5.88～25.07,5.47～14.17μg/L,其他金属元素质量浓度较低。煤粉浸泡前10 d,溶液中Ba,Cu,Ni和Se的质量浓度逐渐升高,需特别关注。健康风险评价结果表明,非致癌物质Pb,Ni,Cu和Ba的风险范围在4.37×10-12～1.48×10-9,远小于非致癌风险阈值1,其中,Cu的非致癌风险高于其他3种金属;致癌物As的风险范围在4.61×10-5～1.96×10-4,均超过了致癌风险阈值1×10-6,表明As是煤生物成气过程中对健康危害最大的潜在污染物质,应引起高度关注。
武俐1,2，王海坡1，李鹏3，赵同谦1，曹斌1
1. 河南理工大学资源环境学院2. 中原经济区煤层(页岩)气河南省协同创新中心3. 中国石油大学(北京)理学院
摘 要：向煤层中添加微生物群落和营养物质可产出甲烷,微生物在利用煤和营养物质进行成气时,典型离子与微量元素的质量浓度变化关系到周围环境安全性。为研究煤生物成气过程中液相微量元素的变化特征,选取河南平顶山、河南义马和山西长治3个地区的煤样,开展模拟生物成气实验研究。利用离子色谱和电感耦合等离子质谱（ICP-MS）对成气过程中液相的Na+,NH4+,K+,Cl-,PO43-等常量离子与V,Cr,Mn,Co,Ni,Cu,Zn,As,Se,Ag,Cd,Sb,Ba,Ti,Pb等金属元素的质量浓度进行测定。结果表明,成气过程液相中,常量离子的质量浓度随产气时间增加基本保持稳定,微量元素的变化与产气过程有很强的相关性,成气过程中V,Ag和Cd未检出,而As,Ba,Co,Ni和Pb等微量元素的质量浓度均随产气时间的增加而升高,Pb,Se和Ti质量浓度的变化与煤样有关。Ba质量浓度最高,为23.88～144.79μg/L,As,Cu质量浓度分别为5.88～25.07,5.47～14.17μg/L,其他金属元素质量浓度较低。煤粉浸泡前10 d,溶液中Ba,Cu,Ni和Se的质量浓度逐渐升高,需特别关注。健康风险评价结果表明,非致癌物质Pb,Ni,Cu和Ba的风险范围在4.37×10-12～1.48×10-9,远小于非致癌风险阈值1,其中,Cu的非致癌风险高于其他3种金属;致癌物As的风险范围在4.61×10-5～1.96×10-4,均超过了致癌风险阈值1×10-6,表明As是煤生物成气过程中对健康危害最大的潜在污染物质,应引起高度关注。
关键词：煤生物成气;常量离子;微量元素;健康风险评价;外源菌;
