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一、煤炭運輸污染的現(xiàn)狀

煤炭是一種不可再生資源,我國煤炭資源豐富,分布面廣.目前我國的煤炭儲量僅次于美國和俄羅斯,隨著工業(yè)化進程不斷加快煤炭消耗量日益增長。特別是在東南沿海地區(qū),由于經濟的快速發(fā)展,能源需求量巨大。2018 年我國原煤產量為 35.5 億t,2019年完成37.5億t。由于煤炭是我國的基礎能源,在一次能源構成中占 70%左右,在一個較長的時期內,我國的工業(yè)煤炭仍將繼續(xù)保持較高的保有量,隨之而來的煤炭污染問題也越來越嚴重。由于煤炭在生產及運輸過程中產生大量揚塵,致使周邊大氣含塵濃度升高,惡劣的空氣質量不僅嚴重影響人民的生產生活，而且也使生態(tài)環(huán)境遭到破壞。

煤粉對人類產生的危害主要是呼吸性粉塵,即粒徑小于10 μm的粉塵。研究表明,當可吸入顆粒物PM10(即粒徑≤10μm)5日內的平均濃度增加10μm/m時,平均每日的總死亡率增加1.2%，呼吸系統(tǒng)疾病死亡率增加1.03%,心血管疾病死亡率增加1.02%，因此世界各國對大氣中顆粒物的控制,早已由降塵轉向呼吸性粉塵的控制,并且標準日益嚴格。美國大氣環(huán)境質量標準,原來規(guī)定 PM10年平均值為50g/μm:24小時的平均值為150 μm/m,美國1997年標準不僅對濃度控制更加嚴格,而且更注意對微小粒子的控制,已由對PM10的控制,轉向PM2.5的控制.我國修改后的環(huán)境空氣質量標準也加強了對呼吸性粉塵的要求,規(guī)定了懸浮顆粒物(TSP)的濃度限值,確定城鎮(zhèn)規(guī)劃中確立的居住區(qū),商業(yè)交通居民混合區(qū)、文化區(qū)、一般工業(yè)區(qū)和農村地區(qū)執(zhí)行二級標準,規(guī)定可吸人顆粒物 PM10 年平均 0.1 mg/㎡,日平均 0.15 mg/㎡。隨著我國經濟的發(fā)展,粉塵控制標準將進一步提高。

我國煤炭資源多集中在山西、陜西及內蒙古西部地區(qū),而用煤“大戶”則集中在華東、華南地區(qū)?？绲貐^(qū)的煤炭運輸是解決這一問題的主要途徑。我國煤炭運輸主要有北煤南運、西煤東運兩條路徑,其中長途主要是鐵路運輸方式,短途多見于公路運輸方式。

國務院關于打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃中指出,優(yōu)化調整貨物運輸結構,大幅提升鐵路貨運比例。到2020 年,全國鐵路貨運量比2017年增長30%,京津冀及周邊地區(qū)增長40%長三角地區(qū)增長10%.汾渭平原增長25%。我國目前用于鐵路煤炭運輸?shù)囊蘧€路有大秦線(山西大同-河北秦皇島港)朔黃線(山西神池一河北黃驊港)京廣線(北京一廣州)等等。大秦鐵路全長653 km,途經山西、河北、北京、天津兩省兩市,作為我國西煤東運的主干線,承擔著6000多家工礦企業(yè)的煤炭運輸任務，其運煤量超過了全國鐵路煤炭運輸總量的1/4。京廣線全長2313 km,縱貫北京河北、河南、湖北、湖南、廣東五省一市,承擔出山西,陜西,內蒙古西部 三西 地區(qū)大部分的煤運輸,是我國北煤南運的主干線。遍布全國的鐵路運輸網(wǎng),創(chuàng)造了可觀的經濟效益,帶動了地區(qū)經濟發(fā)展,也對沿線地區(qū)的整體環(huán)境造成了負面影響。

鐵路運輸過程中,吹落的煤粉對鐵路沿線的環(huán)境造成了嚴重污染。線路兩側的房屋建筑、鐵路站場、鐵路設施、農作物、民用設施,均受到了粉塵的不同程度污染,對鐵路的安全運輸、沿線居民的身體健康以及生產生活造成了很大的影響,此外,煤粉以及小煤塊的流失,造成運煤過程中煤炭流失嚴重,運輸成本增加,經濟損失嚴重。隨著全國鐵路不斷提速,防治空氣污染及煤炭損失的要求將會更高。因此,解決運煤過程中的揚塵污染問題刻不容緩,全路各級主管部門高度重視,下大決心解決煤炭揚塵污染同題,保證鐵路安全運輸,綠色環(huán)保運輸。積極采用節(jié)能環(huán)保的技術、裝備,提高物流運作的組織化、網(wǎng)絡化水平,降低物流業(yè)的總體能耗和污染物排放水平,為人民健康帶來福音,為建設和諧社會作出貢獻。

二、鐵路煤炭運輸存在的問題

長期以來,我國的煤炭鐵路運輸主要使用敞車,車型為C60,C62,C64,C70,C80 型等,近期推廣用敞篷頂箱運輸煤,媒炭在使用散口運輸工具運輸過程中,因為直接暴露在環(huán)境中:列車在運行過程中與空氣相對運行,產生的氣流足以使煤炭脫離列車,并由此帶來一系列的問題:在列車會車、曲線段行駛、制動時,由于相對氣流的作用,表層粒徑較小的煤粉被吹動,煤粒散落在列車所經沿線,造成鐵路沿線(車站、村鎮(zhèn)、農田、農作物)環(huán)境污染。日積月累,鐵路線上散落的煤塵越來越多,列車經過時煤塵重新?lián)P動，形成一條污染帶。在列車進出隧道時，由于產生活塞風的作用，加之列車的震動顛簸,表層的煤粒被吹離車體,致使直徑較大的煤粒也被吹離車體,散落在路基上、線路間、兩側溝蓋板上。較細的煤粉吸附在隧道洞壁、洞頂及接觸網(wǎng)、絕緣子等設備上,造成嚴重污染,存在安全隱患,甚至在部分隧道內散落在地面的煤粒厚度超過了軌面,列車通過時，在列車車輪碾壓、軌道和軌枕板的擠壓作用下，這些煤粒和煤塵又變成了更細小的煤塵。列車通過后,將煤塵揚起,加劇了隧道內煤炭揚塵的污染。

煤炭對鐵路運輸環(huán)境的污染主要表現(xiàn)在對鐵路運行、沿線人員健康以及周圍農作物和土壤污染等方面。

1.影響鐵路運行

煤粉在車廂運輸過程中,車廂頂部煤層表面風力可達5級以上表面煤層被易微落,特別是在列車會車時,風力會急劇加大,形成煤粉揚塵。煤粉被吸附到隧道表面及沿線電網(wǎng)和電路[敏感詞]子的設備上，引起絕緣子、接觸網(wǎng)短路和放電縮短了電網(wǎng)和絕緣的壽命。由于煤塵的酸性特點，對鐵路沿線的建筑物、構筑物鋼軌和扣件產生腐蝕破壞。當揚塵落下并黏附于機車上，引起機車設備故障,增加了維護和維修工作量。在鐵路沿線一如果煤塵濃度過高，還存在煤塵爆炸的危險。另外,對客車的污染已殃及車廂內，造成車廂內空氣污濁，使旅客身心健康受到危害，嚴重影響鐵路客運的質量。如2016年4月25日,西平線41126次貨物列車因為煤炭抑塵噴酒質量不達標，導致列車運行中煤粉飄起，影響后續(xù)運行的K8232次客車，構成鐵路交通一般 D10類事故。

2.影響鐵路沿線人員的健康

煤粉產生的煤塵破壞了鐵路沿線的工作環(huán)境，影響了沿線工人的健康，特別在空間較小的隧道內，維護和檢修的人員身體健康更受影響。研究表明，在隧道內，運煤車廂邊緣的煤塵甚至4~5 cm以下的煤粒都會散落，以每月40~50 cm速度累積,經過列車不斷碾壓，不斷形成二次揚塵，導致隧道內煤塵濃度令人窒息，能見度不足10 m。職工長期在隧道作業(yè)，會因為煤塵污染引發(fā)塵肺病。煤塵分為粗塵、細塵微塵和超微塵，其中大多數(shù)屬于可吸人顆粒，粉塵粒徑超過10 μm的被攔截在上呼吸系統(tǒng),2.5~ 10μm范圍內的粉塵進人下呼吸系統(tǒng)，低于2.5μm的則聚沉在肺泡中，粉塵在肺部的累積量達到50 mg就能夠造成塵肺病。由于塵肺病潛伏期較長，初期癥狀不明顯，一經發(fā)現(xiàn)多為重癥，很難治療。塵肺病造成的危害非常

3. 造成鐵路周圍農作物和土壤污染

飛舞的煤塵落到周圍農作物葉面上，會減少其光合作用面積，影響農作物的生長。原煤中一些化學物質會隨著雨水流入周圍的耕地，由于煤塵是酸性的，改變土壤的化學成分，對農作物的生長造成破壞，導致糧食產量下降，使蔬菜和水果形成一層黑色外層，影響銷售。

三、國內外應對鐵路運輸煤塵污染的措施

目前國內外在揚塵污染的治理方面，進行了大量的研究工作，如建筑施工場所定期灑水,鋪灑吸濕性鹽及工業(yè)廢液等方法，有些采用噴霧抑塵的方法。目前在煤炭鐵路運輸防塵方面，實用的方法有以下八種。

1. 加蓋法

現(xiàn)有運煤列車絕大多數(shù)都是敞口,如果給車廂加蓋,煤裝滿后,蓋上蓋子,可以有效地防止煤炭的污染。但是,車廂加蓋后,不僅增加了成本,降低了列車的有效負荷,而且開蓋、關蓋等一系列動作,蓋子的位置、敞開方向等會在現(xiàn)有機械化裝煤、翻車卸煤過程中產生一系列新問題。

2.篷布遮蓋法

將煤層用篷布或類似物遮蓋,也可以達到防止煤層表面揚的目的。篷布不僅有足夠的強度,而且還能以簡單快速的方法,覆蓋在煤層表面.該方法在汽車運輸中常用,但把它用在自動化程度很高、車廂數(shù)量非常之大、作業(yè)速度很快的運煤列車上，不僅需要大量的人力，同時降低了鐵路的裝車速度。使用后的篷布還需要定期更換清洗，影響運輸效率。因此，人力成本、時間成本等、成為制約鐵路運輸發(fā)展的重要因素，不好實施大規(guī)模作業(yè)。

3.灑水法

向浮游于空氣中的粉塵或煤炭表面噴射水霧，通過增加粉小的重量,達到降塵的目的。這種方法是較為傳統(tǒng)的除塵方式，也是目前鐵路運輸過程中經常采取的除塵措施，灑水除塵包括車輛灑水和噴淋灑水兩種方式。這一技術的關鍵是噴嘴要能形成具有良好降塵效果的霧流。有些[敏感詞]研制出系列噴嘴，美國和俄羅斯等[敏感詞]還在確定霧流參數(shù)方面進行了大量研究，并建設了噴嘴檢驗中心，保證噴嘴的生產質量和使用效果。此方法主要用于作業(yè)現(xiàn)場降塵處理。

4.噴灑氯鹽法

通過噴酒氨鹽(溶液),強吸收大氣及地表水，在干熱季節(jié)減少水分發(fā)，靠水分把粉塵凝結,形成外表堅硬、碎石狀的表面，達到控制粉塵的效果。優(yōu)點是價廉，使用方便，例如中國發(fā)明專利96103245公開的一種“黏塵阻燃劑",其缺點是易被雨水沖板，需要多次噴酒，且大量的氨鹽滲入地下水會傷害農作物。

5.使用石化產品或副產物

使用石化產品或副產物(廢機油潤滑油、石油樹脂及街生物等)，將其制成乳液，噴酒在欲降塵的煤炎表面，形成防塵層。這種方法的優(yōu)點防塵效果好,但是造成了二次環(huán)境污染(重金屬的沉積)且成本較高

6.使用高分子類物質

美國專利USP5667718采用粉碎的石巖,火山渣、氯鹽、植物油的乳液配成筑路材料，減少道路揚塵;美國專利USP 6086647,則公開糖蜜、油瀝青的混合物抑塵煤塵的技術。前者的缺陷是,作為基本原料的頁巖、火山渣來源受到限制，實施起來不方便;后者使用的瀝青為石化產物，自身不可降解。這些降塵措施的大量使用還會引發(fā)新的環(huán)保問題。

7.噴灑泡沫法

泡沫除塵的效果好，般除塵率可達90%以上，尤其對5 μm以下的呼吸性粉塵，除塵率可達80%以上，泡沫除塵同噴霧灑水除塵相比,其耗水量減少1/2以上,這種除塵技術在20世紀50年代問世以來，一些主要產煤[敏感詞](如美國、俄羅斯、波蘭等)在生產中得到廣泛應用，研究出定型的、符合安全衛(wèi)生和使用要求的廉價發(fā)泡劑，還根據(jù)不同的塵源，研究出不同型號的泡沫除塵配套系列設備。該方法主要用于作業(yè)現(xiàn)場除塵處理，即作業(yè)場的除塵。

8.噴灑環(huán)保型抑塵劑法

在列車煤層表面噴灑-層抑塵劑，使煤層表面形成一層由煤塊,煤粒、煤塵和黏結劑結在一起 的固化層。列車行駛時 該固化層不會被刮離車體，而且對機械化卸車沒有影響，達到防止煤塵污染的目的。該方法的優(yōu)點是施工簡單，費用少,無需太多的勞動力,容易實施。技術關鍵是要求黏結劑的液體容易噴灑，黏結性能好，而且設備簡單，成本低廉，本身符合環(huán)保要求，同時又不影響煤的燃燒性能，燃燒后不會產生新的有毒有害成分。

綜上所述，噴灑環(huán)保型抑塵劑的方法應用于鐵路煤炭運輸,抑塵效果明顯優(yōu)于其他方法，在煤層上噴酒抑塵劑，是防治揚塵污染的[敏感詞]方案。