熊中朴，于 洋，陈文洋，陈 娟

（山东大学 能源与动力工程学院，山东 济南 250061）

煤炭是中国重要的能源，而煤中含有的砷也是中国砷污染重要来源之一[1]。据估算，早在2005年中国燃煤排砷量已达到1564.4 t[2]。砷在人体内长期积累会造成砷中毒，并诱发皮肤、神经系统以及心血管疾病，近年来，中国也发生过多次因燃煤造成的砷中毒事件[3]。同时，煤直接燃烧产生的砷的氧化物也会使锅炉内的催化还原脱硝（SCR）催化剂中毒，进而造成氮污染[4]。随着人们环保意识的提高，砷等痕量元素形成的污染物也备受关注。在煤燃烧过程中，煤裂解形成的砷以气态形式在烟气中存在，受到氧气和水的氧化作用形成化合物[5]。由于砷各转化路径的反应速率不同，使生成的各价态的砷化物浓度不同。相比于单质砷，砷的化合物毒性更强，砷及其化合物毒性由强到弱排序为：AsH3＞As3+＞As5+＞RAsX（有机砷化物）＞As0[6]。因此，为了针对性地控制砷化物对环境的污染，分析各种砷化物转化的反应机理和速率尤为重要。

量子化学是计算化学中一种相对成熟的分析微观机理的手段，通过量子化学的计算可以确定反应路径上的各驻点的几何构型以及能量，并在该过程中计算出分子动力学和热力学参数，为砷的反应机理研究提供了理论依据[7]。近年来，很多学者采用量子化学的方法计算了燃煤过程中各种污染物的反应机理[8−13]。由于砷在燃烧过程中被氧气和水氧化而使形态发生转变，所以在研究砷转化微观机理应在含氢体系内进行，但目前，国内外的研究很少涉及砷/氢/氧体系燃烧反应微观机理研究。……