【元素家族——連載107】魔降世間——硫污染
在硫的第一篇,我們就不得不把硫元素和地獄裡的惡魔聯繫在一起。
是啊!不同於它的大哥:生命元素——氧,大多數時候,硫都堪稱「惡魔元素」。
【惡魔已經來到世間,影響我們的生存環境!】
有一天,一位瑞典科學家用重硫酸鈣來分解木頭,得到了一種像水一樣的無色液體(硫醇)。這種液體很臭,似乎也沒什麼用,他就隨手倒進了附近的湖裡,想讓臭氣散掉。誰知,當天就弄得全城臭氣熏天。
是的,含硫化合物大多數都有刺激性氣味,如硫化氫,它那特別的臭雞蛋氣味讓人聞而卻步。筆者在高中曾擔任過化學課代表,我永遠忘記不了那一天,化學老師讓我將製取硫化氫的啟普發生器從教室搬回實驗室的那一路,如同萬里長征。
現在我們也把這種臭臭的東西利用起來,把微量硫醇添加在煤氣里。這樣人們一聞到這種惡臭的氣味,就知道有煤氣泄漏了,它起到了預警的作用。
【硫化氫有毒性和刺激性氣味,長期吸入會導致昏迷。】
在硫的第一章,我們提及到大魔王路西法口吐地獄火的傳說,那地獄火就是硫燃燒的火焰。在那邪惡的火焰中,硫被氧化成二氧化硫——這也是一種刺激性氣味的氣體。火山口的硫被高溫點燃,使得產生的蒸汽中含有二氧化硫。火山就是那千奇百怪傳說地獄的原型,難怪地獄裡的大魔王經常以地獄火為魔法。
【火山口的硫在燃燒,冒出含有二氧化硫的濃煙。】
二氧化硫反應活性較高,可用它來助漂白,如紅酒、果酒的漂白。但生成的物質大多數不穩定,易分解,一段時間後即變回先前的顏色。比如白色草帽易變黃,並非因為氧化,而是因為它們用了二氧化硫漂白劑。
【我們喝的紅酒一般都添加二氧化硫,起抗氧化和殺菌作用,殘餘量較少不會有毒性,大家放心品嘗。】
「脫離劑量談毒性,都是耍流氓」,少量的二氧化硫對人體無害,大規模的生產、排放則會導致魔降世間。
在氮的那一章,我們提到過氮氧化物對我們的危害,大自然的閃電也會產生氮氧化物,而硫的污染大部分都要歸咎於人類自身的生產活動。
【這些火電廠就是二氧化硫的排放器。】
煤炭、石油中除了含有大量的碳、氫和氧元素,還有少量的硫元素,人類把這些化石燃料開採出來,點燃給自己帶來熱量,同時也將大量的硫元素變成了二氧化硫排放到空氣中。這些二氧化硫會刺激呼吸道,使人呼吸困難,發生哮喘、咳嗽等;它還經常與微粒、粉塵夾雜在一起,刺痛眼睛。高濃度的二氧化硫甚至會使針葉樹脫葉枯死,進而破壞生態。
【被二氧化硫毒害的針葉樹。】
英國的緯度較高,冬季十分寒冷,二戰剛剛結束時,首都倫敦的人們大多採用煙煤供暖,市區內還分布有許多以煤為主要能源的火力發電站。
1952年12月5日開始,這些煤炭燃燒產生的二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、粉塵等氣體與污染物在城市上空蓄積,引發了連續數日的大霧天氣。期間,由於毒霧的影響,不僅大批航班取消,甚至白天汽車在公路上行駛都必須打開著大燈。當時,倫敦正在舉辦一場牛展覽會,參展的牛「明星」們首先對煙霧產生了反應,350頭牛有52頭嚴重中毒,14頭奄奄一息,1頭當場死亡。緊接著,更多的人們得上了呼吸系統疾病,死亡率急劇上升。據記載從12月5日到12月8日的4天里,倫敦市死亡人數達4000人,這被稱為「倫敦煙霧事件」。
【1952年冬天,倫敦的白天。現在中國的某些城市是不是也在經歷這些苦痛?】
更加恐怖的是,二氧化硫在空氣中會被氧化成三氧化硫,三氧化硫溶於雨水就變成了硫酸,隨雨水落下,就是可怕的「酸雨」。
【酸雨算是一種酸性沉降,只不過這種沉降對環境和人類文明傷害太大。】
酸雨落下,首先遭殃的是大理石、漢白玉等石料,它的成分是碳酸鈣,遇酸反應就會釋放出二氧化碳。我們後面在鈣的篇章里會介紹眾多的「奇蹟」和標誌性雕塑、建築大多使用大理石,酸雨落下,奇蹟遭殃,這是對文明的腐蝕!
【哈佛大學的「中國石碑」,由於害怕酸雨侵蝕,已經被包裹起來。】
【樂山大佛也不例外。】
酸雨還會侵蝕金屬,要知道,金屬可是我們人類文明的基礎材料之一,我們無法忍受鋼鐵橋樑因為酸雨而斷裂,鋁合金門窗因為酸雨而漏風。
2007年,美國電力公司同意為採取控污措施支付46億美元的費用。他們之所以受到指控,影響力如此巨大,主要是因為他們燃煤發電造成的酸雨「玷污」了美國地標性雕塑——自由女神像。
【自由女神像以120噸的鋼鐵為骨架,80噸銅片為外皮,以30萬隻鉚釘裝配固定在支架上。】
酸雨還對森林植物有很大危害,在常年降酸雨的地區,經常會發現森林成片地衰亡。
【受酸雨「洗禮」過的針葉林。】
酸雨更會導致土壤「酸化」,土壤中有很多鋁土礦,會和硫酸反應,釋放出大量的鋁離子。而鋁離子對生物有害,植物吸收過多的鋁離子,會中毒甚至死亡。
在酸雨的作用下,鈉、鉀、鎂、鈣等元素也會流失,這樣的土壤就會缺乏礦物質營養元素,越來越貧瘠。
【土壤也是一個複雜的系統,甚至有人說土壤也有「生命」,因此它過酸或過鹼都有害,鹼一點會變成鹽鹼地;酸化之後,營養元素流失。】
要解決硫對我們的危害,似乎只能少使用化石能源,但是在可控核聚變出現之前,我們還將長期依賴煤炭、石油。因此,權宜之計是給其中的惡魔硫元素加上「緊箍咒」,不讓它出來禍害我們,這就是「脫硫」!
不管是硫化氫還是二氧化硫,都是酸性的,因此用鹼性物質來吸收廢氣就可以達到效果,石灰石就是最理想和最廉價的脫硫劑,和二氧化硫生成的硫酸鈣還可以用作石膏。
後來又發展了更多的脫硫方法,除了各種化學物質,還有用等離子體的新技術。我們希望能用科技的力量馴服惡魔元素,不讓它禍害人間,而是為我所用。
【燃煤的煙氣脫硫技術(FGD)是當前應用最廣、效率最高的脫硫技術。】
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