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化学趣味小故事（十三）故事六十三：炼丹术与化学在人类生活的地球上，有数不清的千千万万种物质。有奇峰怪石的高山，有波涛滚滚的大海，有奔流不息的江河，有茫茫无际的原野，山上有万紫千红的花草树木，地下有各种各样的矿物岩石，天上有飞禽，地下有走兽。再加上各种自然现象如：有寒暑交替，日夜循环；有夏雨冬雪，雷鸣闪电；有地震，火山爆发；还有植物生长，动物繁衍……等等。在这种错综复杂的生活环境中，人们对自然界的认识经历了一个漫长的过程，开始人类想知道这些物质是从哪里来的。后来又研究这些物质的组成，猜测这些物质是不是由一种或几种基本的物质组成。在我国古代便产生了“五行说”，认为组成物质的基本材料是水、火、木、金、土。在古希腊则流传着一种把世界万物的本原归结为四种基本原始性质，这四种原始物性是冷、热、干、湿。这四种物性如果两两结合，就形成了四种元素；土、水、气和火。四种元素再按不同的比例结合，就成为各种各样的物质。在印度古代时期，有些哲学家们认为世界上万物郁是由地、水、火、风(气)和“以太”构成的。在古埃及则把空气、水和土看成是世界的主要组成元素。在古希腊也有人认为世界万物的本源归结为一种物，一切都由它衍生出来。古代的这些物质观、元素论对化学发展的影响极为深远。大约从公元前三世纪到十六世纪，中外各国都先后兴起过金丹术，它是近代化学的前身，也是化学的原始形式。炼金术士们想用廉价的金属为原料，经过化学处理，得到贵重的金属金和银，另外他们也想生产一种能使人长生不老的仙丹。炼丹术在我国最早可追溯到秦始皇统一六国后，秦始皇先后派人去海上求仙人不死之药，希图长生不老，到了汉帝时，宫廷中就召集了许多炼丹术士们从事炼丹。那时的炼丹术士们认为水银和硫磺是极不平凡的，是具有灵气的物质。水银是一种金属，但却是液体状态，而且能溶解各种金属，另外，水银从容器中溅出，总是里球状，水银容易挥发，见火飞去，跑得无影无踪，更增加了它的神秘性。但炼丹术士们发现用硫磺能制服水银，因为水银与硫磺作用生成一种硫化汞，它稳定而不易挥发。这样一来，炼丹术士们又编造出所谓水银为雌性，硫黄为雄性，宣称雌雄交配可得灵丹妙药。因此硫化汞也就成了炼丹术中一种不可少的药剂，硫化汞在那时就称为丹砂，这个名字一直延续到今天。炼金术的初始阶段和占垦术紧密联系，他们认为太阳滋育万物，在大地中生长黄金，黄金是太阳的形象或化身；银白色的月亮是银的化身；铜是金星的化身；水银是水星的化身;铁是火星的化身；锡是木星的化身；土星是五个行星中最远最冷的一个，所以它的化身是最阴暗的铅。炼金术土们相信：物质的本质并不重要，重要的是它的特性。正象人一样，他们的肉体是由相同的材料构成，人的好与坏、善与恶不是由肉体决定的，而是他们的灵魂决定的。因此改变金属的特性，就是改变了金属。炼金术士们同样认为，万物都有生命，都有灵魂，并且力求提高自己，而且灵魂可以转世和移植，这样金属这种机体力求朝着理想灵魂方向——不怕火炼的黄金来提高自己。炼金术士把金属铜、锡、铅、铁熔合一种黑色金属，他们认为这样一来，这四种金属都失去了自己的个性和原来的灵魂，再经一系列的后续处理，可得黄色的金子。炼金术虽然和神秘的宗教相联系，但是在进行炼金的过程中，使人类了解到一些无机物的分离和提纯手段，进行了大量混合、反应，摸清了许多物质的性质，大大地丰富了化学知识，为近代化学的建立和发展奠定了基础。故事六十四：与石油相伴的都市幽灵--从洛杉矶光化学烟雾说起学者们回顾行将结束的20世纪时,总结说:20世纪是“汽车的世纪”。的确,自从亨利·福特于1896年制造出第一辆汽车以来,车轮已辗过了100多年的历史。百余年间,汽车制造业取得了长足的进展。20世纪它在带动第二产业蓬勃发展的同时,也使石油成为了现代工业的“血液”。汽车融入了现代人的生活之中,曾为人类社会物质文明增光添彩,帮助现代居民,尤其是城市居民编织着日益绚丽多彩的梦,汽车已成为人们无法离开的交通工具。然而,正是汽车与石油制品—汽油的结合,现代大都市的幽灵出现了—淡蓝色的光化学烟雾。这个幽灵孕育于使用汽油的汽车诞生之时,成长于两次世界大战之间。那时,一方面城市的人口密度还不算太大;另一方面,人们沉湎于第一次世界大战之后工业技术进步的喜悦之中,无暇考虑汽油燃烧还会有什么不良后果。就这样,工业化所制造出来的形形色色的“都市幽灵”们得以无忧无虑地成长壮大了。它们似乎是约好了要同时向人类社会的进步挑战。这种光化学烟雾最早于1946年发生在美国的洛杉矶。洛杉矶是北美洲太平洋沿岸的最大港口,美国第三大城市,它和圣弗朗西斯科(旧金山)又都是驰名世界的“断层上的名城”。20世纪初期,它们共同经历了大地震的洗礼。随后,又得益于优良的地中海气候和极具便利的海运条件而重新崛起。1911年,在洛杉矶市中心区的西北,创立了电影制片业的中心好莱坞,依托于城市的日益繁华,再加上一大批富创意,善于开拓进取的人们的锐意经营,不久,好莱坞就奠定了其独步世界电影业的霸主地位。市区东南的迪斯尼乐园也随之成了驰名世界的娱乐中心。20世纪的30和40年代,正当第二次世界大战的烽烟弥漫于亚洲、欧洲和非洲的上空之时,洛杉矶却受益于飞机、汽车制造业和石油加工业的发展,迅速崛起成为世界级的繁华大都会。20世纪40年代,洛杉矶的居民正为飞机、汽车制造业、石油开采和冶炼、影视业、娱乐业所带来的喧闹感到兴奋和骄傲的同时,发现这座日益现代化的城市上空,每到夏秋季节经常出现一种浅蓝色的刺激性烟雾,有时持续几天不散,使大气可见度大大降低。伴随而来的是城市流行着一种怪病:许多人眼睛轻度红肿,嗓子疼痛干咳,甚至有人皮肤出现程度不等的潮红、丘斑疹等,人们常会产生似是而非的呼吸困难和疲乏的感觉。时间长了,人们甚至发现这座城市中的不少植物也多少有些萎靡不振，原本阳光明媚、风景优美的洛杉矶已经失去了它优美而舒适的环境。在1952年的8月底到9月初,洛杉矶发生了震惊世界的光化学烟雾事件。在这次大雾中,有近400位年逾65岁的老人因当时病因不明的心肺功能衰竭而死亡。该市许许多多的人们红眼相对，商店、街道、办公室等处咳嗽声不绝于耳,许多人头痛难忍。这一事件轰动了世界,也引起了美国政府和科学界的极大重视。经过几年的研究表明,上述灾难的产生不是偶然的。正所谓“冰冻三尺,非一日之寒”。引发灾难的因素多种多样,而产生这种“杀人烟雾”的真正元凶,就是给人们带来行走方便的汽车。当时在这座城市中,有汽车250多万辆,汽车发动机在使用汽油、柴油等燃料时,除了产生热能之外,汽车排气管还排出大量的废气,像臭屁一样令人作呕,我们称之为汽车尾气。汽车尾气每天将上千吨碳氢化合物、氮氧化物和一氧化碳等排入大气，这些污染物在阳光的强刺激下,发生一系列的光化学反应,产生了以臭氧、过氧乙酰硝酸酯等为主的淡淡的蓝色有害烟雾,科学家定名为光化学烟雾。洛杉矶烟雾形成以后,由于特殊的地理环境和气象条件使得烟雾久久不易散开。洛杉矶坐落在依山临海的狭长盆地中,属于地中海气候。独特的地形,使这里每年有300多天处于上暖下凉的逆温环境中。在没有现代大工业之前,人口分布又不太集中时,这里是充满了祥和氛围,宁静幽美的人间仙境。可是,当汽车和飞机制造工业,石油开采和冶炼工业飞速发展之后,给洛杉矶带来迅速繁华的同时,也导致了人口的高度集中和汽车等现代化交通工具的急剧增加。空气中光化学烟雾的数量与日俱增,只不过人们一时还不认识它的危害性罢了。夏秋季节的逆温现象,使得光化学烟雾大量积聚在人类活动的近地面的空间,不易扩散,对人类的健康危害尤大。一句话,洛杉矶的工业在30年代的飞速发展,尤其是城市化和汽车的数量的增加,破坏了往昔的祥和宁静,引发了一场城市生态灾难。从40年代开始,洛杉矶上空就出现了不同于燃煤烟雾的光化学烟雾,光化学烟雾刺激人和动物与之接触的皮肤表面,使之产生应激,过敏反应,皮肤稚嫩的部位和粘膜系统反应尤烈。同时,这些有害气体通过呼吸系统进入到人和动物的血液循环系统后,就会进一步导致全身性的危害,还会损害农作物,腐蚀建筑物,使橡胶制品加速老化。光化学烟雾对人体的危害,首先表现为对呼吸系统的损害，其次是对眼睑的损害。由此可见,在1952年光化学烟雾的危害大爆发之前,洛杉矶人已经忍受了10多年光化学烟雾的困扰,数千人为一种淡蓝色的轻烟慢性地谋杀了。发生在繁华都会以及一些交通枢纽的类似事件,引起全美国的高度重视。1955年,美国政府颁布了《大气污染控制法》，在1963-1981年间,经过5次修改后,改称《清洁大气法》，它是美国国土整治中,数十个重要法规之一。前车之辙,理应成为后车之鉴。但是,在汽车工业迅速发展的利益驱动下,各国政府对汽车尾气给大城市所造成的危害重视不够。50年代以来,光化学烟雾污染事件在美国其他城市和世界各地相继出现。日本东京市1970年7月18日一次光化学烟雾事件中,受害人数竟达6000余人。50年代,伦敦曾因煤烟污染引发的烟雾事件震惊世界,今天来自汽车尾气造的光化学烟雾污染又使伦敦再次震惊中外。近年来最严重的烟雾事件发生在1991年12月12～15日,二氧化碳一小时浓度达到423×10-9,160人的死亡与这次烟雾事件有关。希腊首都雅典也时常受着烟云摧残,70年代以来该市汽车尾气排放量大大增加,80年代光化学污染问题不断加重,90年代后情况进一步恶化。汽车尾气排出的污染物将雅典的古迹溶蚀的斑斑驳驳。墨西哥城是地球上污染最严重的城市,该市居民饱受极差的空气质量之苦。智利首都圣地亚哥拥有汽车60万辆,该市的污染很严重。冬季,每立方米空气中尘埃达到500毫克,形成污染层。尼日利亚首都拉各斯是非洲污染严重城市的一个典型,全国60%的汽车集中在首都,政府在污染面前无能为力。土耳其首都伊斯坦布尔,由于汽车排出的废气和煤炭工业释放出来的亚硫酸气体,污染极其严重,已成为一个呼吸困难的城市,冬季尤为明显。同样,汽车陈旧和缺少保养是造成伊朗首都德黑兰市污染严重的主要原因。尽管伊朗上空没有笼罩着污染云,但是该市的每个居民每天要吸入0.5毫克的铅。可见,汽车带来的大气污染几乎困扰着世界所有的大城市。仅1997年,巴黎、圣地亚哥、墨西哥城等,因为汽车尾气的污染而导致患呼吸系统疾病的人数急剧上升,甚至采取行政措施限制汽车行驶的例子屡见于报端。在我国,大城市光化学烟雾污染也有日趋严重之势。上海市在1997年就十分明确地指出:距离交通干线50米以内的区域属于光化学烟雾污染严重的区域;50～100米的范围则是光化学烟雾中度污染的区域。告诫人们,在交通运输的高峰时段,休闲、购物等活动最好适当考虑避开这些区域。兰州市则由于工业发展,城市化和地形因素的共同影响,光化学烟雾的污染和其他工业废气的污染均十分严重。1998年仲夏该市已经提出,要在两三年内,改变公路上经常“大雾弥漫”的局面,要还给兰州人民以蓝色的天空。1998年9月下旬的北京,差一点出现与1952年伦敦一样的烟雾事件。初秋的北京,本应该有那么几天的天空出现北京人少见的湛蓝，可1998年秋天,留给人们的记忆里的只有蓝色的碎片,天空不仅没有一丝蓝意,相反越发地雾蒙蒙。市民们强烈的感到嗓子眼儿呛得难受,当来到户外眼睛就被熏得发红,刺得生疼。据1998年9月30日北京市车公庄环境监测点的监测数据表明,该区氮氧化物的最高小时浓度达到2300微克/米,这相当于美国拉响空气二级警报的数值,此时大多数人或轻或重都会感到眼、咽、鼻、喉的不适。在北京,这样的事情绝非偶然,自1998年2月28日北京市公布空气质量周报以来的42周里,空气质量在4级以上的周数占33%,也就是说一年里北京人至少有4个月生活在空气质量为4级的环境中。北京市自1998年开始公布空气质量指标以来的几个月内,车公庄等地污染程度经常在4级以上,主要污染物则是氮氧化物,即光化学烟雾!