家用燃料的探究

【專家解說(shuō)】：廚房是人們進(jìn)行炊事活動(dòng)的主要場(chǎng)所廚房?jī)?nèi)各種燃料，煙草以及少量的廢棄物，如紙張、塑料口袋等的燃燒可以產(chǎn)生各種各樣的燃燒產(chǎn)物，它們是廚房，乃至整個(gè)居室內(nèi)的主要空氣 污染物。 燃燒產(chǎn)物一部分來(lái)自燃燒物質(zhì)本身的雜質(zhì)，如硫、砷、鎘和灰份等；另一部分來(lái)自燃燒物質(zhì)在加工制作過(guò)程中，或在種植進(jìn)程中所使用的化學(xué)反應(yīng)劑、化肥和農(nóng)藥等；再有一部分污染物是由于燃燒物質(zhì)經(jīng)過(guò)250℃以上高溫作用后。發(fā)生了復(fù)雜的熱解和合成反應(yīng)，所產(chǎn)生的有害物質(zhì)。溫度越高空氣中的氧和氮合成NOX的量越大，燃燒溫度在500℃時(shí)，僅有少量的NOX，而當(dāng)溫度達(dá)到1500℃時(shí)，則可生成約4000mg/m3的NOx。又如含碳的燃燒物質(zhì)經(jīng)過(guò)燃燒首先形成CO。然后在供氧充分的條件下再進(jìn)一步氧化成CO2。CO2在高溫的作用下又可以分解成CO和O2 。所以含碳物質(zhì)燃燒后總會(huì)產(chǎn)生一定量的CO。燃燒條件不同。所產(chǎn)生的燃燒產(chǎn)物的成分也有差別。燃燒后被充分氧化的產(chǎn)物成為燃燒完全產(chǎn)物（或稱充分燃燒產(chǎn)物），如SO2、CO2、As2O3、NaF、HCI以及很多無(wú)機(jī)灰分等，它們不能再通過(guò)燃燒不降低其對(duì)環(huán)境的污染程度。許多分子量較大的含碳物質(zhì)，在燃燒過(guò)程中若不能被充分氧化分解為CO2和水，則可能熱解合成很多中間產(chǎn)物。例如CO、甲醛、多環(huán)芳烴類化合物、碳粒等，它們被稱為燃燒不完全產(chǎn)物，NOx和SOx也屬于此類。這類物質(zhì)可以通過(guò)充分燃燒而降低其濃度。 充分的氧氣供給、足夠的燃燒溫度、充分的燃燒時(shí)間及使可燃物質(zhì)的每一部分都得到以上條件是充分燃燒必須具備的條件，如果缺乏其中任何一項(xiàng)，燃燒就不能充分，從而產(chǎn)生大量燃燒不完全產(chǎn)物。 燃燒產(chǎn)物的主要成分可因燃料的種類，或相同種類但不同的品種和產(chǎn)地而異。目前我國(guó)常用的生活燃料有以下幾種：固體燃料主要是原煤、蜂窩煤和球煤，用于炊事和取暖；氣體燃料主要有于然氣、煤制氣和液化石油氣，主要用于炊事。目前氯體燃料是我國(guó)城市居民的主要家用燃料，據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局調(diào)查，在各種家用燃料中，煤氣占第一位，占約40%；天然氣才液化石油氣均達(dá)到25%強(qiáng)，約4%的家庭使用更清潔的電作為家庭主要燃料，只剩下4 .5%的家庭用煤炭作為燃料。 煤 我國(guó)是產(chǎn)煤大國(guó)，也是耗煤大國(guó)，據(jù)26個(gè)城市有關(guān)流行病學(xué)調(diào)查表明，我國(guó)煤炭的利用占全部能源的75%以上，而在全世界的能源利用比例中石油約占30%，天然氣約占12%，煤炭約占20%。燃煤的方式可以分為原煤和型煤（包括蜂窩煤和球煤）燃燒。80年代中后期僅城鄉(xiāng)居民生活用煤量就在2億噸以上，而且相當(dāng)部分是原煤燃燒，部分農(nóng)村甚至是在室內(nèi)堆煤燃燒，或地爐等開(kāi)放方式燒煤，因此造成室內(nèi)嚴(yán)重的空氣污染。 煤的燃燒伴有各種復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，如熱裂解、熱合成、脫氫、環(huán)化及縮合等反應(yīng)。在不同的反應(yīng)中可以產(chǎn)生不同的化學(xué)物質(zhì)。 在各種煤及其制品中，除可燃成分包，還包有大量雜質(zhì)，主要是硫，其次是硅、鈣、鐵、砷、氟等，其含有量因煤的品種而定。因此煤及其制品燃燒后，總會(huì)產(chǎn)生大量的SO2和顆粒物，此外還有CO、CO2、NOx及其他許多 產(chǎn)物。顆普物中大部分是無(wú)機(jī)成分，例如二氧化硅（SiO2），氧化鈣（ CaO）、三氧化二鐵（Fa2O3）、氧化砷（As2O3）等；有機(jī)成分多數(shù)為燃燒不完全產(chǎn)物，例如多環(huán)芳烴等。 煤及其制品經(jīng)過(guò)燃燒后，可以產(chǎn)生數(shù)百種化合物，但其主要組分可以分為7大類。 1、碳氧化合物 主要是CO和 CO2，在供氧不足時(shí)，是進(jìn)行貧氧燃燒，其主要產(chǎn)物是CO；在供氧充足時(shí)，碳化物幾乎全部生成CO2，在實(shí)際燃燒時(shí)，總有局部供氧不足，因此總會(huì)有CO生成。 2、含氧烴類 煤燃燒時(shí)，碳化物結(jié)構(gòu)發(fā)生斷鏈，一些不飽和烴與氧結(jié)合，形成脂肪烴、芳香烴、醛和酮等，其中以醛類對(duì)人體危害最大。 3、多環(huán)芳烴 一些不揮發(fā)的碳化物，通過(guò)高溫燃燒合成2，4環(huán)和多環(huán)芳烴及雜環(huán)化合物，其中苯并[α]芘和甲基 [α]芘均具有較強(qiáng)的致癌性。 4、六氧化合物 這類化合物是煤中雜質(zhì)硫的燃燒產(chǎn)物，主要有二氧化硫（SO2）、三氧化硫（SO3）、亞硫酸（H2SO3）、硫酸（H2SO4）及各種硫酸鹽，它們對(duì)環(huán)境、動(dòng)植物和人類健康的危害極大。也是造成我國(guó)許多地區(qū)酸雨的主要物質(zhì)。 5、氟化物 我國(guó)有14個(gè)省、市、自治區(qū)的部分煤礦可生產(chǎn)高氟煤，其含氟量一般在200-2000mg/kg 。燃燒時(shí)氟在空氣中迅速反應(yīng)成HF、SiF4等氣態(tài)化合物，然后再與空氣中的其他元素形成各種氟酸鹽、氟硅酸鹽，在燃煤型氟病區(qū)，居民以高氟煤為燃料做飯、取暖，可使空氣內(nèi)氟濃度高達(dá)0.016-0.590mg/m3,超過(guò)日平均允許濃度的2-84倍；此外，高寒潮濕病區(qū)的居民，還在室內(nèi)燃煤烘烤糧食和蔬菜，烘烤后的糧食和蔬菜中氟化物可增加數(shù)倍至百余倍，居民經(jīng)食物攝入的氟大大超過(guò)了WHO推薦的每日攝氟量2mg的標(biāo)準(zhǔn)，也超過(guò)了我國(guó)3.5mg的規(guī)定。 6、金屬及非金屬氧化物 煤中含有砷、鉛、鎘、鐵、錳、鈣等多種金屬和非金屬，燃燒時(shí)可生成相應(yīng)的氧化物，其中大多數(shù)氧化物不但具有極強(qiáng)的毒性，耐用具有致癌性。例如砷、鉛、鎳等化合物，已被國(guó)際刖瘤組織公布。在我國(guó)貴州省部分地區(qū)，居民用自采的高砷煤（病區(qū)煤中平均砷含量為876mg/kg,最高可達(dá)9600mg/kg），在室內(nèi)沒(méi)有煙囪的火爐上做飯取暖，污染了室內(nèi)的空氣和食物，居民通過(guò)呼吸道和消化道攝入道貌岸然攝入過(guò)量的砷化物造成砷中毒。 7、懸浮顆粒物 燃燒時(shí)產(chǎn)生的顆粒物質(zhì)，可以吸附很多有害物質(zhì)，它們粒徑很小，可以直接嚳在人的呼吸道，危害人體健康。 最后，煤在燃燒時(shí)，還可以產(chǎn)生放射性物質(zhì)，分析表明：煤燃燒時(shí)產(chǎn)生的煙氣中含在鈾、釷、鐳226、鐳228、釙210、和鉛210，其中釙210是一種放射性極強(qiáng)的放射性核素。 除前面提到的燃高砷或高氟 煤可致砷中毒外，燃煤產(chǎn)生的污染物還可以引起肺癌，現(xiàn)已證明，我國(guó)云南宣威肺癌的高發(fā)，就是由于在室內(nèi)燒煤，且無(wú)煙囪，從而造成室內(nèi)大量的致癌物污染。這些污染物產(chǎn)要是苯并[α]芘等多環(huán)芳烴類物質(zhì)。 燃煤所致室內(nèi)空氣中顆粒物、SO2濃度的升高，可造成居民呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)生率增加。其中最典型的是慢性陰塞性肺?。–OPD），它是發(fā)持續(xù)性氣道陰塞為特征的慢性呼吸系統(tǒng)疾病，包括慢性支氣管炎、支氣管哮喘和肺氣腫，臨床上常表現(xiàn)為原因不明的慢性咳嗽、咳痰和進(jìn)行性氣急、通氣和換氣功能異常，研究還發(fā)現(xiàn)室內(nèi)燃煤污染可以造成兒童呼吸系統(tǒng)癥狀、體征和疾病的患病率增加，危害兒童健康。 煤制氣 煤制氣又稱煤氣，谷稱管道煤氣， 是由原煤制出氣體可燃成分，用管道送往用戶，煤氣的大致組成是：一氧化碳維45%，二氧化碳5%，以及少量的氮?dú)夂图淄榈?。一般說(shuō)來(lái)，煤制氣的主要燃燒產(chǎn)物是CO2和CO，還會(huì)產(chǎn)生 NOx和顆粒物，如果在制氣過(guò)程中脫硫不充分，則燃燒產(chǎn)物中會(huì)有一定量的SO2，尤其是在冬季用量大時(shí)，甚至?xí)g燃具附近的鐵制品、下水道明管等。此外，煤本身就是有毒的，煤氣管道滲漏會(huì)給家庭和個(gè)人的安全帶來(lái)隱患。 液化石油氣 液化石油的成分主要是3-5個(gè)碳的鏈烴，例如丙烷、丙烯、正丁烷和異丁烯等，其成分可因產(chǎn)地不同而異，在常溫常壓下呈氣態(tài)，但加壓或冷卻后很容易液化。它的燃燒產(chǎn)物中SO2很少，顆粒物濃度也很低，但NOX通常較高。CO和甲醛也較多。液化石油氣的燃燒顆粒物是燃燒不完全產(chǎn)物，其中可吸入顆粒物占93%以上，而且其黏稠度大，在肺內(nèi)不易被清除，對(duì)肺局部組織的損傷較大，而且顆粒物中還含有大量的直接和間接的致突變物質(zhì)，潛在的致癌性更強(qiáng)。 液化石油氣燃燒時(shí)，一氧公碳和甲醛均為燃燒不完全產(chǎn)物。因此，如果廚房空氣流通，氣氛充足、燃燒充分、產(chǎn)生的燃燒不完全污染物就少，反之產(chǎn)生的量就大。 天然氣 天然氣是多種氣體的化合物，主要為甲浣，按體積計(jì)算約占80%-90%，多的可以達(dá)到98%。天然氣燃燒多較完全，污染很輕，但也會(huì)有一氧化碳和二氧化碳產(chǎn)生。來(lái)自煤層的于然氣往往含有一定期定的硫化物，故燃燒物中仍有一定量的SO2產(chǎn)生，來(lái)自石油的天然氣成分與液化石油氣相似。據(jù)報(bào)道。我國(guó)吉林省某油田附近，直接燃用石油天然氣的居民家庭室內(nèi)甲醛和NOx可以達(dá)到0.265 mg/m3 和0.872mg/m3，并反應(yīng)有眼睛刺激和不舒服的感覺(jué)。 以上說(shuō)明，氣體燃料的種類不同，其主要成分和燃燒產(chǎn)物也不盡相同，但總的說(shuō)來(lái)氣體燃料的污染較輕，對(duì)健康產(chǎn)生危害的燃燒產(chǎn)物是CO、NOX、甲醛和顆粒物。 生物燃料 世界上約1/2的人口使用生物燃料作為家庭取暖和做飯的能源，特別是在發(fā)展中國(guó)家的農(nóng)村更是如此，生物燃料燃燒的煙中含有懸浮顆粒、在機(jī)物、一氧化碳和甲醛等，大量接觸生物燃料的煙對(duì)健康的危害程度類似接觸煙草煙。 1、種類 生物燃料主要指木材、植物千稈及糞便（主要指大牲畜如牛、馬、駱駝等的干糞）。木材是最重要的生物燃料，包括圓木、樹(shù)枝、樹(shù)皮和樹(shù)葉等，它們?cè)谀撤N程度上各有其不同的理化特性。 2、污染物及其對(duì)健康的危害 （1）污染物 與礦物燃料相比生物性燃料含在大量的有機(jī)物，燃燒時(shí)產(chǎn)生的懸浮顆粒和有機(jī)污染物較多，含有多種致癌物和可疑致癌物，如苯并[α]芘等多環(huán)芳烴類物質(zhì)，還有一氧化碳和甲醛等氣態(tài)污染物。歸納起來(lái)，生物燃料燃燒的主要污染物的懸浮顆粒物、碳?xì)浠衔锖鸵谎趸既N。懸浮顆粒物是燃燒不完全所產(chǎn)生一種混合物。 （2）對(duì)健康的危害 生物燃料燃燒產(chǎn)物引趣的健康損害有：①慢性阻塞性肺部疾病研究發(fā)現(xiàn)使用生物燃料做飯的婦女咳嗽、咳痰的呼吸困難的發(fā)生率明顯升高，X線檢查發(fā)現(xiàn)這些婦女呼吸道異常發(fā)生率較高。②心臟病 主要是煙氣和一氧化碳的作用，使肺的防御機(jī)制受損，造成成反復(fù)的呼吸道感染，而導(dǎo)致慢性支氣管炎和肺氣腫，最后發(fā)生肺心病。③癌癥 燃料燃燒的煙氣中，含有多種致癌和可疑致癌物，研究還表明，某些呼吸道癌癥與接觸生物燃料煙氣有關(guān)。④急性作用及呼吸道感染 急性作用主要是由于吸入煙及一氧化碳中毒所至，如果大量吸入可危及生命，此外，還可以對(duì)眼結(jié)膜和呼吸道黏膜產(chǎn)生刺激或炎癥等亞急性作用，對(duì)兒童的呼吸道感染很難區(qū)分急及亞急性。⑤出生體重低 主要是妊娠女接觸生物燃料煙，其中含有較高濃度的一氧化碳。 生物燃料燃燒產(chǎn)物對(duì)健康的有害作用是復(fù)雜而廣泛的。涉及多方面的問(wèn)題，如農(nóng)村人口、能源、住房和衛(wèi)生等 參考資料：http://www.nbepb.cnnb.net/stuweb/014/chufang.htm