电解铝过程中氟污染的危害及防治对策

电解铝过程中氟污染的危害及防治对策
摘要：在电解铝行业快速发展时期，氟化物作为一种空气污染物，不仅对环境、植物及家畜造成污染，还对人类的遗传、牙齿、呼吸、神经等系统产生影响，本文对氟污染的产生、危害及防治措施进行分析和介绍，旨在为有关工作提供参考。

关键词：电解铝氟化物氟污染
一、电解铝行业中氟化物的产生
电解铝主要生产工艺为：以氧化铝为原料，以冰晶石和其它氟盐为熔剂，组成电解质溶液。

在电解槽内经碳素电极导入直流电，发生电化学反应，在碳阴极上析出金属铝，在碳素阳极产生一氧化碳和二氧化碳[1]。

在电解中氟盐也会发生化学反应产生氟化氢等氟盐废气，从而对环境产生污染。

二、氟化物对植物的危害
各种植物的叶片、根系都能吸收氟。

一般地说，氟化物在植物体内的积累分布规律是：叶>茎>根。

由于叶中的氟化物极少向外输送，因而其积累量与叶龄呈正相关；从不同叶位看，氟化物的分布特点是：基部>顶部>中上部。

不同植物对氟的吸收累积有明显差异。

如茶树，叶片中氟的生物积累效率非常高，为土壤可溶性氟的1000倍，为土壤总氟的2-7倍；97%的氟积累在叶片中，而在其它部位只有3%[2]。

根据目前的研究结果，氟化物对植物的伤害途径，可归纳为以下几个方面：
1.抑制叶绿素的合成。

如，大豆叶片经1.31×10-2mmol/L，NaF处理后，其叶绿素的合成明显受到抑制。

2.抑制植物蛋白质、核酸的合成，并加速其分解。

如经HF处理后，桑叶的蛋白质含量随熏气时间的增加而降低，在叶片未出现可见伤害症状的情况下，10 d下降了2.5%；第10d时，RNA含量比对照下降了9.6%。

3.影响酶活性。

如在氟污染条件下，梅树离体叶片的纤维素酶活性明显增高。

据此推断，梅树落叶是由于氟化物激活了纤维素酶。

4.影响碳、氮代谢。

氟化物对桑叶的碳、氮代谢的影响，已有较详细的研究报告。

5.破坏叶片表皮的微结构。

比如，经过HF处理后，葡萄叶片表皮细胞明显皱缩、干瘪，气孔变形；桑叶表皮产生腐蚀孔、腐蚀斑，斑孔在靠近叶脉处特别多，而且还有裂缝出现。

6.损伤细胞膜结构。

氟化物对细胞膜结构的损伤已被电导试验所证实，膜结构的损伤导致细胞外渗性的增加，电导率增加。

三、氟化物对人体的危害
对牙齿的危害：侯铁舟等报道，氟化物可能通过抑制CyclinD1和PCNA 的正常表达而抑制牙胚细胞的增殖分化，进而影响随后的基质合成分泌，引起牙胚发育矿化缺陷，空气氟污染和饮用含氟量高的茶水是人群氟斑牙高发的原因。

氟化物还能抑制体外培养的人牙胚内釉上皮细胞中Smad 1 和Smad 5 表达，提示氟可能通过抑制Smad 1和Smad 5分子干扰上皮和间充质之间骨形成蛋白（BMP）正常的信号传导，进而使釉质的分化发育受到影响，可能是氟斑牙发生的细胞内机制之一[3]。

对呼吸系统的危害：氟化氢对上呼吸道黏膜及皮肤有强烈的刺激及腐蚀作用，吸入高含量氟化氢可引起支气管炎和肺炎，影响糖代谢使细胞和组织能量供应不足。

在一次中毒死亡事故中，死者直接接触高含量氟化氢液体和气体，通过呼吸道及皮肤进入体内，发生急性肺水肿、呼吸窘迫、呼吸衰竭致死。

吸入氟化物可以引起急性呼吸衰竭，而细胞毒性可能主要作用于肺泡巨噬细胞。

对神经系统的危害：氟骨症患者有10%合并神经损伤，氟可通过血脑屏障进入脑组织，在脑组织中蓄积，对脑组织产生毒性作用。

长期过量摄入氟可引起动物大脑皮质和皮质下区脱髓鞘变化，这可能是高氟区儿童智力水平下降，病区人群一系列神经系统病变的原因之一。

地方性氟中毒患者可表现记忆力减退、情绪不稳定、头痛、共济失调等中枢神经系统障碍，这些症状提示，氟中毒对中枢神经系统可有直接毒性作用。

对遗传系统的危害：氟化物可以直接与遗传物质DNA作用，引起DNA 损伤。

氟属于一种电负性极强化学性活泼的强氧化剂，氟与尿嘧啶及酰胺之间有很强的亲和力，能以氢键方式结合，强的NH…F…引起A—T 碱基氢键断裂，造成DNA 和RNA 结构改变，干扰它们的合成，增加DNA 复制过程中碱基配对的错误频率。

四、对氟污染的防止措施
1.进一步加强对新型电解工艺、电解槽的技术研发，提高电解槽的生产效率，降低产品的单位能耗比，实现电解铝行业的清洁生产工艺。

2.继续加强对电解铝厂技术工人的技术教育和培训，提高电解铝工人的操作技能，争取在尽量短的时间内完成如更换阳极块、排除电解效应、打壳、添加电解质等操作，保证生产时电解槽盖板按要求盖好，以最大限度地减少无组织烟气的排放。

3.改进电解槽槽上盖板的结构形式。

电解槽槽上盖板材质选择，加工精度也直接影响电解槽的密闭性。

在保证易于操作的前提下，槽盖板应选用具有一定强
度且在高温下不易变形的材料，一般采用带加强肋的铝合金平盖板，保证盖板的平整度和尺寸精度，在盖板边缘设密封条，减小盖板间的缝隙。

五、总结
在电解铝行业快速发展的同时，也不要忽视环保问题，通过采取合理的科学措施，电解铝业能够从源头上有效降低氟化物的污染水平，改善周围的空气环境质量。

参考文献：
[1]大气氟化物对农作物的污染危害及防治.苏增斌，陈海柏.青海农林科技.2009，（1）：18-19，79.
[2]范丽蓉.氟化物对淋巴细胞转化能力的影响[J].中华当代医学，2004，2（9）：3-4.
[3]朱启星.氟接触工人神经行为功能的研究[J].工业卫生与职业病，2009，27（6）：346-348.。