典型烟煤中游离态母体及烷基多环芳烃的含量和组成特征

民用燃煤是我国最重要的多环芳烃(PAHs)和黑碳(BC)排放源,但排放因子明显受控于煤的地质成熟度,可能与煤中游离态PAHs的含量和组成相关。本研究选择6种不同成熟度的烟煤(干燥无灰基挥发分含量V_(daf)为19.4%~48.3%),以二氯甲烷为溶剂进行索氏抽提获得煤中游离态PAHs,通过气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)进行分析检测,获得16种优控母体PAHs(pPAHs)和16种烷基PAHs(aPAHs)的含量和组成特征,并探讨PAHs的含量和组成及与煤成熟度的关系,为研究民用燃煤PAHs和BC的生成机理提供支持。结果表明:(1)6种烟煤中PAHs的总含量为39.8~289.0 mg/kg,中等挥发分烟煤(V_(daf)为25.6%~35.5%)明显高于高挥发分和低挥发分烟煤,不同烟煤之差可达7倍,这与民用燃煤排放PAHs和BC的情况相似;(2)6种烟煤中pPAHs的含量范围为8.3~58.4 mg/kg,在V_(daf)为25.6%~30.5%时最高;aPAHs的含量为31.4~236.5 mg/kg,在V_(daf)为25.6%和35.5%时呈双峰分布;aPAHs含量平均比pPAHs高4倍,这种趋势以及PAHs含量范围与煤烟成分基本一致的情况,说明民用燃烧条件下煤烟成分对原煤游离态PAHs有较好的继承;(3)组成方面:pPAHs在V_(daf)为25.6%以下时以低环(2~3环)为主,而在V_(daf)高于30%时以中高环(4~6环)为主;aPAHs的情况相似,即中高成熟度烟煤以低环为主,而4环aPAHs在V_(daf)为30.5%~35.5%最高;PAHs组成上的这种变化趋势很好地反映了煤化学结构随成熟度演变的规律,也能较好地解释中等挥发分烟煤PAHs和BC排放因子最高的现象。