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氟化物是重要的环境污染物,环境中过量的氟化物不仅对动植物产生危害,而且威胁人类健康。我国煤炭分布非常广泛,在煤炭分布区常出现氟污染,汞污染及砷污染共存现象。从区域上来说,中国西南不仅是酸雨的重灾区,而且该区的氟污染和酸污染与煤炭分布存在重叠。基于以上思考,本文选取贵川交界区域、宁夏贺兰山及内蒙古乌达这三个中国典型富煤区,以该区域煤炭、地表土、植物等为主要研究对象,系统调查了不同形式氟污染与酸污染现状,探讨了氟污染与酸污染成因机制。本文主要结论如下。1.云贵川交界晚二叠世龙潭组煤总硫含量较高,氟含量正常;但煤样总体偏酸,pH均值5.74,其中天然露头煤普遍呈强酸性,pH均值达到3.86;相比之下,矿井煤趋于中性或微碱性,pH均值7.26;相应地,天然露头煤富集硫酸盐,总均值高达12136μg/g,矿井煤则相对贫硫酸根,总均值限于2739μg/g。晚二叠世龙潭组煤系地层天然出露风化黏土偏酸具有普遍性,pH总均值5.84;硫酸盐含量也显著高于对照区,总均值1778μg/g;氟含量较高,总均值751μg/g;风化土中酸的存在形式可能为酸性硫酸盐如KHSO4或NaHSO4。典型煤系地层出露山谷及燃煤型地氟病严重流行村—贵州织金县荷花村测定结果与云贵川基本一致,譬如地表土和日常拌煤黏土呈显著酸化,pH均值低至4.90;硫酸盐含量显著高于其他非病区地表土,总均值达到4465μg/g,且与酸度呈正相关,暗示了荷花村土样中的酸很可能以酸性硫酸盐形式存在;氟含量也偏高,总均值达到1284μg/g。同期采集的荷花村煤系地层出露煤也呈显著酸性,黏土层黏土也呈现高氟高酸。2.宁夏贺兰山羊氟中毒区地表土中氟含量总均值为707μg/g,显著高于当地氟背景值;牧草氟含量为218μg/g,表明羊氟中毒可能与地表土及牧草高氟息息相关。地表土中硫酸根均值是1771μg/g,而p H均值为5.92,与当地背景值相比,该区硫酸根含量显著偏高,酸性明显较强。表明:贺兰山北段地表土存在酸污染及硫酸根污染,并伴随氟污染。3.内蒙古乌达煤火及其附属高耗煤工业园引起270km2范围内的乌达行政区及外围地表尘和地表土总氟,酸度及硫酸盐含量等相对当地背景值呈现不同程度的提升:（1）地表尘中氟含量,酸度及硫酸盐含量等高于区域背景值,以煤矿区和工业园最为严重,扩散区城区和农场也受到一定影响。（2）地表土受污染也较为严重,同地表尘中浓度类似,其氟含量,酸度及硫酸盐含量等均显著高于区域地表土背景值,且重污染区集中在工业园和矿区污染。（3）进一步分析发现受酸污染影响,乌达区及工业园地表土质发生根本性改变,由原生态的碳酸钙型转变为硫酸钙型;城区和农场受污染较小,土质未发生明显改变。4.分析发现高氟地球化学背景对周边环境及动植物造成明显影响:（1）云贵川交界以典型高氟区织金县荷花村为例,分析发现荷花村采集的树叶,树皮及蘑菇中氟含量高于参照区雷屯村,其氟来源可能为高氟地表土。（2）宁夏贺兰山羊氟中毒区牧草样品中氟含量超过我国含氟量标准及前人报道的羊氟中毒区牧草氟含量数据;羊粪样品中氟明显高于典型氟污染区包头的羊粪氟值,说明该区存在氟污染。（3）乌达煤火区火点附近雾冰藜的叶氟含量总均值达到687μg/g,茎氟516μg/g;远离火点的煤田公路沿线雾冰藜的叶氟为146μg/g,茎氟108μg/g,表明乌达煤田可能存在空气氟污染与土壤氟污染,污染源是区内地下煤层自燃及地表矸石山自燃。5.在获得以上三个区域实际测定数据的基础上,进一步借助扫面电镜（SEM/EDS）及飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS）等紧密仪器并结合室内试验得出了相关重要结论:（1）扫描电镜观察到云贵川交界晚二叠世露头煤中确实富含黄铁矿;扫描电镜也观察到煤系地层相关黏土中有大量黄铁矿,TOF-SIMS分析进一步证实黏土中确实富含黄铁矿,且黄铁矿存在普遍风化,如在黏土样DF2T-1中检测到酸性风化产酸式硫酸盐（HSO4-）。（2）对煤样在400℃下加热,均检测到HF,且以天然露头煤释放HF浓度最强,且发现HF释放浓度与煤的酸度显著正相关,表明酸性可能促进了HF释放;进一步选取部分煤样进行室内模拟燃烧实验,实验条件接近西南农村燃煤环境,结果发现硫酸雾释放。6.根据前面四个方面的研究,提出了氟污染与酸污染协同机制,此机制可以归纳为煤中硫如黄铁矿经过不同途径部分风化氧化成硫酸或酸性硫酸盐,一定条件下,此物会分解煤中氟化物而优先以HF形式释放。因此,氟污染与酸污染伴随出现,酸污染引发氟污染,而酸污染在化学形式上主要为硫酸型污染,酸的主要来源为煤中硫风化氧化,其反应模式为S（1）H2SO4（1）H+（1）HF,即硫氧化协同氟释放。7.不同区域酸的来源不一样,因而氟与酸污染模式也不一致:云贵川地表氟污染主要是晚二叠世煤系地层广泛自然出露,导致煤层及其黏土层中硫长期风化成酸,酸加剧地层中氟释放,导致大区域水系沉积物高氟,进而引起区域氟地球化学背景异常,为自然成因;而中国西南燃煤造成的地氟病则是这种自然成因与人为利用相叠加的结果,譬如当地村民常敞炉燃烧高酸露头煤并掺拌高氟高酸黏土一起燃烧,如此燃料体系在燃烧过程中很可能产生气态和气溶胶态HF形式,加剧氟释放从而加剧当地农村居室氟污染及人体氟暴露;在宁夏贺兰山主要是长期的煤炭开发,煤炭利用及煤层自燃引起的,主要是人为成因;而内蒙古乌达地表高氟高酸则是煤炭开采引起的,可能是由此加剧的煤火与高耗煤工业园共同作用的结果,有自然因素,但主要是人开发煤炭活动的结果。