家用燃料的探究
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发布时间：2023-04-23 15:13
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时间：2023-04-27 15:46
燃烧产物一部分来自燃烧物质本身的杂质，如硫、砷、镉和灰份等；另一部分来自燃烧物质在加工制作过程中，或在种植进程中所使用的化学反应剂、化肥和农药等；再有一部分污染物是由于燃烧物质经过250℃以上高温作用后。发生了复杂的热解和合成反应，所产生的有害物质。温度越高空气中的氧和氮合成NOX的量越大，燃烧温度在500℃时，仅有少量的NOX，而当温度达到1500℃时，则可生成约4000mg/m3的NOx。又如含碳的燃烧物质经过燃烧首先形成CO。然后在供氧充分的条件下再进一步氧化成CO2。CO2在高温的作用下又可以分解成CO和O2 。所以含碳物质燃烧后总会产生一定量的CO。燃烧条件不同。所产生的燃烧产物的成分也有差别。燃烧后被充分氧化的产物成为燃烧完全产物（或称充分燃烧产物），如SO2、CO2、As2O3、NaF、HCI以及很多无机灰分等，它们不能再通过燃烧不降低其对环境的污染程度。许多分子量较大的含碳物质，在燃烧过程中若不能被充分氧化分解为CO2和水，则可能热解合成很多中间产物。例如CO、甲醛、多环芳烃类化合物、碳粒等，它们被称为燃烧不完全产物，NOx和SOx也属于此类。这类物质可以通过充分燃烧而降低其浓度。
充分的氧气供给、足够的燃烧温度、充分的燃烧时间及使可燃物质的每一部分都得到以上条件是充分燃烧必须具备的条件，如果缺乏其中任何一项，燃烧就不能充分，从而产生大量燃烧不完全产物。
燃烧产物的主要成分可因燃料的种类，或相同种类但不同的品种和产地而异。目前我国常用的生活燃料有以下几种：固体燃料主要是原煤、蜂窝煤和球煤，用于炊事和取暖；气体燃料主要有于然气、煤制气和液化石油气，主要用于炊事。目前氯体燃料是我国城市居民的主要家用燃料，据国家统计局调查，在各种家用燃料中，煤气占第一位，占约40%；天然气才液化石油气均达到25%强，约4%的家庭使用更清洁的电作为家庭主要燃料，只剩下4 .5%的家庭用煤炭作为燃料。
煤
我国是产煤大国，也是耗煤大国，据26个城市有关流行病学调查表明，我国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约占30%，天然气约占12%，煤炭约占20%。燃煤的方式可以分为原煤和型煤（包括蜂窝煤和球煤）燃烧。80年代中后期仅城乡居民生活用煤量就在2亿吨以上，而且相当部分是原煤燃烧，部分农村甚至是在室内堆煤燃烧，或地炉等开放方式烧煤，因此造成室内严重的空气污染。
煤的燃烧伴有各种复杂的化学反应，如热裂解、热合成、脱氢、环化及缩合等反应。在不同的反应中可以产生不同的化学物质。
在各种煤及其制品中，除可燃成分包，还包有大量杂质，主要是硫，其次是硅、钙、铁、砷、氟等，其含有量因煤的品种而定。因此煤及其制品燃烧后，总会产生大量的SO2和颗粒物，此外还有CO、CO2、NOx及其他许多 产物。颗普物中大部分是无机成分，例如二氧化硅（SiO2），氧化钙（ CaO）、三氧化二铁（Fa2O3）、氧化砷（As2O3）等；有机成分多数为燃烧不完全产物，例如多环芳烃等。
煤及其制品经过燃烧后，可以产生数百种化合物，但其主要组分可以分为7大类。
1、碳氧化合物 主要是CO和 CO2，在供氧不足时，是进行贫氧燃烧，其主要产物是CO；在供氧充足时，碳化物几乎全部生成CO2，在实际燃烧时，总有局部供氧不足，因此总会有CO生成。
2、含氧烃类 煤燃烧时，碳化物结构发生断链，一些不饱和烃与氧结合，形成脂肪烃、芳香烃、醛和酮等，其中以醛类对人体危害最大。
3、多环芳烃 一些不挥发的碳化物，通过高温燃烧合成2，4环和多环芳烃及杂环化合物，其中苯并[α]芘和甲基 [α]芘均具有较强的致癌性。
4、六氧化合物 这类化合物是煤中杂质硫的燃烧产物，主要有二氧化硫（SO2）、三氧化硫（SO3）、亚硫酸（H2SO3）、硫酸（H2SO4）及各种硫酸盐，它们对环境、动植物和人类健康的危害极大。也是造成我国许多地区酸雨的主要物质。
5、氟化物 我国有14个省、市、自治区的部分煤矿可生产高氟煤，其含氟量一般在200-2000mg/kg 。燃烧时氟在空气中迅速反应成HF、SiF4等气态化合物，然后再与空气中的其他元素形成各种氟酸盐、氟硅酸盐，在燃煤型氟病区，居民以高氟煤为燃料做饭、取暖，可使空气内氟浓度高达0.016-0.590mg/m3,超过日平均允许浓度的2-84倍；此外，高寒潮湿病区的居民，还在室内燃煤烘烤粮食和蔬菜，烘烤后的粮食和蔬菜中氟化物可增加数倍至百余倍，居民经食物摄入的氟大大超过了WHO推荐的每日摄氟量2mg的标准，也超过了我国3.5mg的规定。
6、金属及非金属氧化物 煤中含有砷、铅、镉、铁、锰、钙等多种金属和非金属，燃烧时可生成相应的氧化物，其中大多数氧化物不但具有极强的毒性，耐用具有致癌性。例如砷、铅、镍等化合物，已被国际刖瘤组织公布。在我国贵州省部分地区，居民用自采的高砷煤（病区煤中平均砷含量为876mg/kg,最高可达9600mg/kg），在室内没有烟囱的火炉上做饭取暖，污染了室内的空气和食物，居民通过呼吸道和消化道摄入道貌岸然摄入过量的砷化物造成砷中毒。
7、悬浮颗粒物 燃烧时产生的颗粒物质，可以吸附很多有害物质，它们粒径很小，可以直接喾在人的呼吸道，危害人体健康。
最后，煤在燃烧时，还可以产生放射性物质，分析表明：煤燃烧时产生的烟气中含在铀、钍、镭226、镭228、钋210、和铅210，其中钋210是一种放射性极强的放射性核素。
除前面提到的燃高砷或高氟 煤可致砷中毒外，燃煤产生的污染物还可以引起肺癌，现已证明，我国云南宣威肺癌的高发，就是由于在室内烧煤，且无烟囱，从而造成室内大量的致癌物污染。这些污染物产要是苯并[α]芘等多环芳烃类物质。
燃煤所致室内空气中颗粒物、SO2浓度的升高，可造成居民呼吸系统疾病的发生率增加。其中最典型的是慢性阴塞性肺病（COPD），它是发持续性气道阴塞为特征的慢性呼吸系统疾病，包括慢性支气管炎、支气管哮喘和肺气肿，临床上常表现为原因不明的慢性咳嗽、咳痰和进行性气急、通气和换气功能异常，研究还发现室内燃煤污染可以造成儿童呼吸系统症状、体征和疾病的患病率增加，危害儿童健康。
煤制气
煤制气又称煤气，谷称管道煤气， 是由原煤制出气体可燃成分，用管道送往用户，煤气的大致组成是：一氧化碳维45%，二氧化碳5%，以及少量的氮气和甲烷等。一般说来，煤制气的主要燃烧产物是CO2和CO，还会产生 NOx和颗粒物，如果在制气过程中脱硫不充分，则燃烧产物中会有一定量的SO2，尤其是在冬季用量大时，甚至会腐蚀燃具附近的铁制品、下水道明管等。此外，煤本身就是有毒的，煤气管道渗漏会给家庭和个人的安全带来隐患。
液化石油气
液化石油的成分主要是3-5个碳的链烃，例如丙烷、丙烯、正丁烷和异丁烯等，其成分可因产地不同而异，在常温常压下呈气态，但加压或冷却后很容易液化。它的燃烧产物中SO2很少，颗粒物浓度也很低，但NOX通常较高。CO和甲醛也较多。液化石油气的燃烧颗粒物是燃烧不完全产物，其中可吸入颗粒物占93%以上，而且其黏稠度大，在肺内不易被清除，对肺局部组织的损伤较大，而且颗粒物中还含有大量的直接和间接的致突变物质，潜在的致癌性更强。
液化石油气燃烧时，一氧公碳和甲醛均为燃烧不完全产物。因此，如果厨房空气流通，气氛充足、燃烧充分、产生的燃烧不完全污染物就少，反之产生的量就大。
天然气
天然气是多种气体的化合物，主要为甲浣，按体积计算约占80%-90%，多的可以达到98%。天然气燃烧多较完全，污染很轻，但也会有一氧化碳和二氧化碳产生。来自煤层的于然气往往含有一定期定的硫化物，故燃烧物中仍有一定量的SO2产生，来自石油的天然气成分与液化石油气相似。据报道。我国吉林省某油田附近，直接燃用石油天然气的居民家庭室内甲醛和NOx可以达到0.265 mg/m3 和0.872mg/m3，并反应有眼睛刺激和不舒服的感觉。
以上说明，气体燃料的种类不同，其主要成分和燃烧产物也不尽相同，但总的说来气体燃料的污染较轻，对健康产生危害的燃烧产物是CO、NOX、甲醛和颗粒物。
生物燃料
世界上约1/2的人口使用生物燃料作为家庭取暖和做饭的能源，特别是在发展中国家的农村更是如此，生物燃料燃烧的烟中含有悬浮颗粒、在机物、一氧化碳和甲醛等，大量接触生物燃料的烟对健康的危害程度类似接触烟草烟。
1、种类 生物燃料主要指木材、植物千秆及粪便（主要指大牲畜如牛、马、骆驼等的干粪）。木材是最重要的生物燃料，包括圆木、树枝、树皮和树叶等，它们在某种程度上各有其不同的理化特性。
2、污染物及其对健康的危害
（1）污染物 与矿物燃料相比生物性燃料含在大量的有机物，燃烧时产生的悬浮颗粒和有机污染物较多，含有多种致癌物和可疑致癌物，如苯并[α]芘等多环芳烃类物质，还有一氧化碳和甲醛等气态污染物。归纳起来，生物燃料燃烧的主要污染物的悬浮颗粒物、碳氢化合物和一氧化碳三种。悬浮颗粒物是燃烧不完全所产生一种混合物。
（2）对健康的危害 生物燃料燃烧产物引趣的健康损害有：①慢性阻塞性肺部疾病研究发现使用生物燃料做饭的妇女咳嗽、咳痰的呼吸困难的发生率明显升高，X线检查发现这些妇女呼吸道异常发生率较高。②心脏病 主要是烟气和一氧化碳的作用，使肺的防御机制受损，造成成反复的呼吸道感染，而导致慢性支气管炎和肺气肿，最后发生肺心病。③癌症 燃料燃烧的烟气中，含有多种致癌和可疑致癌物，研究还表明，某些呼吸道癌症与接触生物燃料烟气有关。④急性作用及呼吸道感染 急性作用主要是由于吸入烟及一氧化碳中毒所至，如果大量吸入可危及生命，此外，还可以对眼结膜和呼吸道黏膜产生刺激或炎症等亚急性作用，对儿童的呼吸道感染很难区分急及亚急性。⑤出生体重低 主要是妊娠女接触生物燃料烟，其中含有较高浓度的一氧化碳。
生物燃料燃烧产物对健康的有害作用是复杂而广泛的。涉及多方面的问题，如农村人口、能源、住房和卫生等
参考资料：http://www.nbepb.cnnb.net/stuweb/014/chufang.htm
