元素的命运

时间:2023-11-17 14:29:01

目前,越来越多的元素用在了工业上,而且因为工业技术的进步,会一直需要新的元素加入,这种进步是没有止境的。在这方面化学家和地球化学家起到了决定性的作用。

既然工业上需要的物质都取材于地球,那工业上的进步会对地球产生怎样的影响呢?人们甚至都想把地壳挖开,取出一切需要的物质,而从不考虑取走的东西不会回来。地球里的物质会不会被人类损耗尽呢?

元素的命运

根据以往人类在地球上的发展史来看,人类脑中难免会产生这个问题。另一个促使我们提出这个问题的情况是:我们每年从地下开出的矿产越来越多。这不由得让我想起一个工程师的故事,他在矿山上工作,住在一座大山附近的小房子里,大山富含菱镁矿,可是两三周过后,山就消失了,因此他只能搬到水泥工厂里去了。钢铁厂堆积如山的矿渣说明人的活动也在有力地改造着地壳。

碳的命运是全世界化学工业上最重要的问题之一,人类在这方面起的作用特别大。自然界里的碳有三种分布类型:活物质,煤和石油,二氧化碳——碳的氧化物。但是二氧化碳含量最高的应属它和钙化合成的石灰石。

空气里的二氧化碳在2万亿吨以上,因而里面含的碳有6000亿吨。每年人类开采的煤炭和石油分别为10亿多吨和2亿多吨。煤和石油经燃烧变成二氧化碳。这样每年空气里要增加30亿多吨的二氧化碳。假如二氧化碳不能很好地被植物吸收及溶解于海洋,二三百年后空气中二氧化碳的浓度将升高一倍。

人利用煤和石油的结果是促使碳分散于自然界;应用的规模是那样庞大,所以人的活动其实是和真正的地质变革的规模相当的。金属同样被人类干涉:差不多有10亿吨的铁(包括制品)掌握在人类手中,但是铁由于性质活泼而被不断地氧化。同一时期内氧化损耗的铁几乎要超过冶炼出的新铁。

金的情况就要好些了:做试剂,镀其他金属,连同损耗在内,每年也就1吨左右,它每年的开采量大约600吨,因此损失微乎其微。

至于铅、锡、锌那类金属,它们的矿床本来就不多,人类开采它们的结果则是将它们一去不返地分散在自然界中了。

人类在农业上和工程上活动的规模是空前的,完全可以比拟自然界的作用。

耕耘土壤来满足农业上的需要,这在地球化学上意义非凡,因为这样做的结果是土壤会受到大气里的水和空气的激烈作用。

农作物从土壤里带走大约1000万吨磷酐,3000万吨的氮和钾。这些数字和对土壤施用的肥料相比微乎其微。这些被植物摄取的元素落入动物的循环圈,然后最终散失掉。

总之,人类在农业上和工业上的活动导致元素的分散。人类每年开采矿石的总数约1立方千米。再把灌溉渠和建造堤坝等的数算进去,那么就有2~3立方千米。全世界的矿渣恐怕也有1立方千米。请看人类扔在地球上多少化学工业上的废物!

世界上所有河流每年冲走的沉积物约15立方千米,比较一下人类的活动,那么不能不承认,人的活动和河流的作用接近且同样重要。再看建筑业,单单是俄国,每年就要消耗10亿吨以上的各种建筑材料。

人改造自然的速度日益加快。虽然从储量上看各种元素还远远不到枯竭的时候,但是并不是所有的储量都可以被人类开采出来的。元素被开采的前提是能够形成聚集,而聚集形成的矿床并不是很多。按它们已知的储藏量,好几种金属只能勉强满足工业上的需求。所以人类一定要加紧寻找金属矿源,以便满足工业上越来越大的需要量。

相关知识:拉瓦锡(1743~1794年),法国著名化学家、生物学家,人类历史上最伟大的化学家之一,被誉为“化学之父”“现代化学之父”。