海水脫硫燃煤電廠工藝過(guò)程中的汞同位素分餾及周邊大氣環(huán)境汞污染的同位素示蹤.pdf

1、汞是一種全球性的有毒重金屬元素，由于形態(tài)多變，其生物地球化學(xué)循環(huán)過(guò)程十分復(fù)雜。大氣中的汞主要來(lái)自于人類活動(dòng)，燃煤是最主要的汞排放源。目前，海水脫硫工藝廣泛應(yīng)用于我國(guó)沿海地區(qū)的燃煤電廠中。與其他脫硫工藝不同，配備海水脫硫系統(tǒng)燃煤電廠的汞排放除了通過(guò)煙氣排入大氣外，還包括不可忽略的脫硫海水中的汞向大氣的遷移擴(kuò)散。因此，研究配備海水脫硫系統(tǒng)的燃煤電廠的汞排放特征對(duì)周邊大氣的影響，具有十分重要的意義。
　　本研究以廈門市一座配備有典型海水

2、脫硫系統(tǒng)的燃煤電廠（SY電廠）的周邊大氣環(huán)境作為研究區(qū)域，以汞穩(wěn)定同位素為技術(shù)手段，調(diào)查煤中汞在燃燒、排放及擴(kuò)散過(guò)程中的汞同位素分餾，評(píng)估SY電廠汞排放對(duì)周邊大氣環(huán)境的影響。研究結(jié)果為客觀評(píng)價(jià)設(shè)有同類海水脫硫裝置的燃煤電廠周邊大氣環(huán)境中汞的污染風(fēng)險(xiǎn)，提供數(shù)據(jù)參考及預(yù)測(cè)技術(shù)。具體的研究?jī)?nèi)容及結(jié)果如下:
　　(1)以金柱或?yàn)V膜為汞的載體，建立相關(guān)環(huán)境樣品的采集與預(yù)富集方法。濾膜的低空白（13.3±6.2 pg）與金柱富集法穩(wěn)定的基底加

3、標(biāo)回收率（97.7±5.3％），確保樣品采集的可靠性。建立并完善熱解-吸收的汞同位素樣品預(yù)處理方法。方法空白低(小于50 pg)，汞回收率高（98.1±4.5％），方法重現(xiàn)性良好。應(yīng)用該方法處理不同狀態(tài)的環(huán)境樣品，能有效降低預(yù)處理的系統(tǒng)誤差。
　　(2)研究燃煤、煙氣凈化及海水脫硫各工藝中汞的濃度分布及汞同位素特征。煤相關(guān)樣品具有由磁同位素效應(yīng)引起的汞同位素MIF。煤中Hg2+的還原、煙氣中Hg0的氧化、煙氣Hg2+轉(zhuǎn)移至飛灰形成

4、Hg(p)以及曝氣過(guò)程脫硫海水中汞賦存形態(tài)變化的產(chǎn)物，均富集輕質(zhì)量數(shù)的汞同位素。海水脫硫時(shí)，海水富集煙氣中的重質(zhì)量數(shù)汞同位素。根據(jù)質(zhì)量平衡原理估算得到的煙氣中的汞同位素組成（δ202Hg=-1.55至-1.13‰，Δ199Hg=-0.05‰）證實(shí)，輕質(zhì)量數(shù)的汞同位素富集于排放煙氣中。
　　(3)在SY電廠的曝氣池及排水口采集樣品，測(cè)定脫硫海水中的溶解氣態(tài)汞及脫硫海水上方的氣態(tài)單質(zhì)汞的汞同位素組成，探討單質(zhì)汞由液相向氣相擴(kuò)散遷移過(guò)程

5、的同位素分餾機(jī)制?？傮w而言，溶解氣態(tài)汞（δ202Hg=-0.56±0.39‰，Δ199Hg=-0.16±0.13‰）具有比氣態(tài)單質(zhì)汞（δ202Hg=-1.78±0.77‰，Δ199Hg=0.27±0.26‰）偏正的δ202Hg值及偏負(fù)的Δ199Hg。樣品的Δ199Hg與Δ201Hg的比值為1.626，證實(shí)單質(zhì)汞由表層海水向大氣的擴(kuò)散過(guò)程中，發(fā)生了核體積效應(yīng)導(dǎo)致的汞同位素MIF。比較樣品在曝氣池與排水口的汞同位素組成，確定了曝氣有利于單質(zhì)

6、汞由液相向氣相的擴(kuò)散，尤其促進(jìn)了199Hg、200Hg與201Hg向大氣的擴(kuò)散。此外，根據(jù)(2)中估算得出的電廠排放煙氣中的汞同位素組成，以及質(zhì)量平衡原理，進(jìn)一步估算出SY電廠排放向大氣的汞的同位素組成(δ202Hg=-1.34±0.31‰,Δ199Hg=-0.05±0.01‰)。
　　(4)考察了SY電廠周邊地區(qū)大氣顆粒物及濕沉降的汞的同位素特征，發(fā)現(xiàn)大氣顆粒物及濕沉降均具有偏負(fù)的MDF及略微偏正的偶數(shù)汞同位素MIF，大氣顆粒態(tài)

7、汞（δ202Hg=-1.01±0.79‰，Δ199Hg=-0.27±0.20‰，Δ200Hg=0.10±0.08‰）與雨水顆粒態(tài)汞（δ202Hg=-0.35±0.61‰，Δ199Hg=-0.25±0.23‰，Δ200Hg=0.10±0.06‰）具有偏負(fù)的奇數(shù)汞同位素MIF，濕沉降（δ202Hg=-0.38±0.39‰，Δ199Hg=0.04±0.15‰，Δ200Hg=0.11±0.05‰）與雨水溶解態(tài)汞(δ202Hg=-0.37±0.4