Распределение полициклических ароматических углеводородов в углях Кузнецкого угольного бассейна

Актуальность
Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) относятся к веществам I класса опасности.
ПАУ входят в состав органической массы углей, которая частично состоит из фрагментов молекул данных веществ. Концентрация и распределение индивидуальных ПАУ в углях зависит от типа исходного органического вещества, а также температуры и давления в процессе углефикации.
Загрязнение данными соединениями вблизи крупных промышленных центров особенно сильное, а с помощью атмосферных фронтов и осадков переносится в другие районы. Таким образом, очевиден большой вклад антропогенного фактора в проблему загрязнения окружающей среды ПАУ. При этом большинство из них облагают канцерогенным, мутагенным, тератогенным и биостимуляторным воздействием на организм.
Мониторинг ПАУ в объектах окружающей среды является крайне актуальной задачей, требующей эффективной и, в то же время, доступной методики качественного и количественного определения этих экотоксикантов.
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и Департамента образования и науки Кемеровской области в рамках научного проекта № 20-45-420020/20.

Источниками пылегазового распространения ПАУ является попадание частиц угля в атмосферу в результате:
- добычи;
транспортировки;
переработки;
сжигания.

НОРМИРОВАНИЕ ПАУ В ОБЪЕКТАХ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
В Российской Федерации установлены предельно-допустимые концентрации (ПДК) бенз(а)пирена практически для всех объектов окружающей среды:
атмосферный воздух – 0,1 мкг/100м3,
воздух рабочей зоны – 0,15 мкг/м3,
почва – 0,02 мг/кг,
поверхностные воды – 5 нг/дм3,
донные отложения – 0,02 мг/кг.
Для нафталина:
атмосферный воздух - 0,007 мг/м3;
воздух рабочей зоны - 20 мг/м3;
водные объекты хозяйственно-питьевого и культурно-бытового водопользования - 0,01 мг/л;
водные объекты, имеющих рыбо-хозяйственное значение - 0,004 мг/л.

Данные о происхождении исследуемых углей

10
Таблица 2 – Технические характеристики исходных образцов углей

Таблица 3 - Петрографический состав образцов углей марок Д, ОС, СС, Т, А
Измельчение исследуемых образцов углей на 4 класса крупности:
- 0,04 мм; (- 0,063 мм + 0,04) мм; (- 0,1 мм + 0,063) мм; (- 0,2 мм + 0,1) мм

Содержание ПАУ в углях разных марок
Максимальные содержания ∑14 ПАУ:
уголь марки А - 224,3 мг/кг;
уголь марки КС - 201,9 мг/кг;
уголь марки Т - 197,8 мг/кг.
Минимальное содержание ∑14 ПАУ-
уголь марки Б (3,5 мг/кг).
Содержание превалирующих соединений:
уголь марки КС – фенантрен 43,2 мг/кг
уголь марки Т – бенз(а)пирен 85,7 мг/кг
уголь марки А – бенз(а)пирен 103,1 мг/кг
Максимальное содержание нафталина (уголь марки Г):
от 24,4 мг/кг для фракции (-0,2+0,1) мм
до 112,1 мг/кг для фракции (-0,04) мм.
Максимальное содержание флуорантена (уголь марки Д):
от 3,5 до 8,8 мг/кг в зависимости от класса крупности

1 – нафталин; 2 – бенз(k)флуорантен; 3 – бенз(а)пирен; 4 – дибенз(a,h)антрацен;
5 – бенз(g,h,i)перилен; 6 – аценафтен; 7 – флуорен; 8 – фенантрен; 9 – антрацен; 10 – флуорантен; 11 – пирен; 12 - бенз(а)антрацен; 13 – хризен;
14 – бенз(b)флуорантен.

1 – нафталин; 2 – бенз(k)флуорантен; 3 – бенз(а)пирен; 4 – дибенз(a,h)антрацен;
5 – бенз(g,h,i)перилен; 6 – аценафтен; 7 – флуорен; 8 – фенантрен; 9 – антрацен;
10 – флуорантен; 11 – пирен; 12 - бенз(а)антрацен; 13 – хризен;
14 – бенз(b)флуорантен.

Пыль каменного угля, образующаяся на предприятии по перевалке угля
Содержание частиц, наиболее опасных с точки зрения загрязнения воздуха (РM10 и РM2,5), составляет в представленных образцах более 30 %.

Определение концентрации ПАУ в пыли каменного угля, образующейся на предприятии по перевалке угля

Таким образом, установлено, что:
угли разных марок содержат полициклические ароматические углеводороды и распределение данных соединений отличается в зависимости от марки и крупности угля;
максимальное суммарное содержание ПАУ характерно для антрацита, минимальное – для бурого угля;
в углях высокой степени метаморфизма преобладают углеводороды с большой молекулярной массой (5- и 6-ядерные ПАУ);
пыль каменного угля содержит канцерогенные соединения класса ПАУ (до 35,01 мг/кг нафталина и до 9,66 мг/кг бенз(а)пирена).