化學合成的功與過

□曹 虎

化學合成的功與過

□曹 虎

沒有化學合成就沒有當今的物質文明，沒有現代化的舒適生活。人類在享受化學合成的累累碩果時，如何消除它造成的不利一面，將是擺在全人類面前的共同課題……

人類的衣食住行，有的靠大自然恩賜，但大多數都由化學合成而來。從太上老君的煉丹爐，到當今的人造金剛石合成釜，化學反應的神奇創造力帶來高度的物質文明，豐富的生活享受。但化學合成也給人類制造了不少麻煩，給出了不少難題。

救命的復方蒿甲醚

2011年9月23日，中國中醫科學院研究員屠呦呦，獲得具有美國“諾貝爾獎”之稱的拉斯克獎。從此，只在醫療戰線出名的藥物青蒿素（蒿甲醚），為更多的中國人所知。早在2006年的“中非合作論壇北京峰會”上，胡錦濤主席就曾承諾：“3年內中國向非洲提供3億元人民幣無償援款防治瘧疾，用于提供青蒿素類藥品及設立30個抗瘧疾中心?！贝撕?，新一代抗瘧藥物青蒿素，在挽救無數非洲人的生命中發揮了巨大的作用。

瘧疾是古老的世紀之病，它由瘧蚊傳播的瘧原蟲引起，輕者貧血，重者死亡。自1820年人類開始從金雞納樹皮中提取奎寧時起，科學家研制出以奎寧為中心結構的多種抗瘧藥，瘧疾得到有效控制。但經幾十年的臨床應用，瘧原蟲對奎寧產生了抗藥性，致使瘧原卷土重來。據世界衛生組織報告，當今世界每年有幾億人感染瘧疾，僅在亞非拉貧困地區，每年就約有100萬人死于瘧疾，在非洲平均每30秒就有一名兒童因瘧疾死亡。

中國科學家從中草藥黃花蒿中提取的青蒿素，有抗瘧疾的奇效。在各國醫學家對瘧原蟲的進攻束手無策時，青蒿素如同一夜春風，吹綠了非洲大地，挽救了無數的生命。使用青蒿素治療瘧疾，在第一時間內可殺死90%～99%的瘧原蟲，但總有一些頑固分子休克不死，幾天后又還魂，須連續服藥7天，才能根治。病人吃了幾天藥后，或認為已好，或因經濟原因停藥，會留下復發的隱患，也給抗藥性埋下禍根。

中國科學家們未雨綢繆，將青蒿素合成為必殺的復方藥。經過對上千種化學物的篩選，科學家選中了本芴醇。它在血液里停留時間在3天以上，青蒿素威力雖大，但藥效只在血液中持續作用1天。如將兩種藥配伍成復方，蒿甲醚殺死大部分瘧原蟲后，沒有死亡的瘧原蟲醒來，又遭本芴醇殺傷，3天就能根治瘧疾。1999年，南非某省發生瘧疾，當地衛生部門用復方蒿甲醚治療，病人3天就康復出院，瘧疾死亡率一舉下降了90%。世界衛生組織的官員又驚又喜，立即發文指定，復方蒿甲醚是治療瘧疾的首選藥物。

戰勝饑餓的合成氨

1902年，德國化學家哈伯讓氮氣和氫氣合成氨，并研制出合成塔生產氨氣。申請專利后他繼續研究，將氨產品從合成反應后的氣體中分離出來，未反應氣和新鮮氫氮氣混合，重新參與反應，用“循環法”解決了氫氣和氮氣合成轉化率低的問題。

化學知識告訴我們，合成氨反應式是：N2+3H2=2NH3。這是一種可逆反應，等號上反應條件為“高溫高壓”，下是“催化劑”。經過上百年的發展，合成氨技術日趨成熟，形成了一大批各有特色的工藝流程，但原料氣制備、凈化及氨合成三個基本過程沒有變。

氨是重要的無機化工產品，除液氨可直接作為肥料外，農業上使用的氮肥，例如尿素、硝酸銨、磷酸銨、氯化銨以及各種含氮復合肥，都是以氨為原料制造的?，F在，世界每年合成氨產量已達到1億噸以上，其中80%的氨用來生產化學肥料，剩余20%作為其它化工產品的原料。

在氮磷鉀這肥料三要素中，氮肥是肥料之首，種地要增產，肥料不可少。但是，土壤中的氮元素有限，莊稼年年種，土壤的肥力被吸光，糧食就會減產。大氣中的氮約占空氣成分的78%，農作物生活在氮的包圍中，可分子氮（N2）的結構十分牢固，農作物不能直接利用。氮原子有5個外層電子，組成氮分子后的8個外層電子，有三對共用電子。它們就像三把鎖鏈，將兩個氮原子緊密地鏈接在一起，結構十分穩定，要打破它需要很大的能量，高等植物對它也無能為力。

從1913年第一個合成氨廠建成至今，人類每年生產的氮肥以萬噸級計。我國有化肥廠1000多家，氮肥產量占世界總產量的31%，增產的糧食以億噸級計。中國以占世界不到12%的耕地，養活了占世界23%的人口，化學氮肥功不可沒。全世界如果沒有合成氮肥，就無法養活幾十億人，饑餓將永遠籠罩全球。

化學合成造福全人類

上述兩例只是化學合成的一點小功勞，事實是人類一刻也離不開化學合成。人要衣裝，自從尼龍發明后，人類的衣裝開始千姿百態。嗶嘰、花呢以及羊絨系列等20多個系列8000多個品種面料，讓人目不暇接，它們大多是由合成纖維和毛、棉等材質混合制成的。

綠色家居是所有人的追求，過去涂料是一大污染源，現在知名廠商均合成生產綠色環保涂料，沒有了苯和甲醛的污染。特別是新型的貝殼粉涂料，可以使居室亮麗如新、色彩斑斕起來，讓人們的生活更加舒適健康。

新型無機合成材料，已經廣泛應用于國民經濟的各個領域，如耐高溫、耐高壓、耐低溫的光電、磁性、超導、儲能與能量轉換等材料。技術人員還把各類陶瓷與金屬、無機纖維等做成復合材料，用在空間技術、原子能工業、海洋資源開發方面。登月宇航員的太空服，是由新型合成材料制成的。我國“蛟龍”號深潛器使用了多種我國研制的合成材料。此外，制取濃縮鈾235的耐蝕含氟材料，也是合成的。

有機高分子合成材料，是化學合成的又一奇葩。塑料、橡膠、纖維、涂料、香料、黏結劑、離子交換樹脂等，都是合成的高分子材料產品。它們用于工農業，生產效率大為提高；用于軍事和國防領域，可確保頂尖的戰機和導彈安全工作；用在民用產品上，可為人類生活添彩。

湖泊藍藻污染因何而成

誠然，正如事物皆有兩面性一樣，化學合成在帶給人類美好、舒適的生活的同時，也在不經意間鑄成大錯，成為人們心頭揮之不去的陰影。

2007年5月30日，無錫市民發現自來水管里流出的水夾雜有一股腥臭味，不要說飲用，就連洗臉洗衣服都留有異味。后經查明，初步原因是連續干旱少雨，太湖水位下降到歷史最低點，再加之氣溫偏高，太湖藍藻大爆發，死藻腐敗后散發出的臭味通過自來水流入千家萬戶。

進入5月以來，無錫馬山至竺山湖一帶，空氣里飄散著一股濃烈的腥臭味。太湖湖面一片碧綠，條條油綠的色帶延伸至湖中。每年的六七月是捕撈太湖魚蝦的旺季，現在近湖根本無法下網，漁船只得駛向外太湖捕撈，產量急速下降。據統計，環太湖的2000戶漁民，因藍藻爆發造成的直接經濟損失超過100多萬元。

藍藻是淡水生態系統的重要成員，水生食物鏈的基礎，為何會失去控制超常繁殖呢？看似是氣溫偏高造成的，但實質是化學合成物排入水體，致使湖水富營養化的結果。長期以來，大量的工業污水、農業污水和生活污水，不經處理達標便排向水體，使太湖水營養鹽濃度持續升高。有相關數據顯示，太湖地區每公頃土地的化肥施用量，已從過去的24.4千克，猛增到現在的70千克，農作物和土壤吸收不了，就通過降水流入太湖水域。繁殖速度與細菌相當的藍藻很快占據了水體空間，死亡的藻體經細菌分解，發出陣陣惡臭。

自2005年松花江水質污染事件發生以來，我國共發生大的水污染事故140多起，平均每3天便發生一起，都與合成化合物廢棄后排放有關。

化學合成給人類帶來物質享受，但處置不當會惡化環境，有礙國人健康。深刻的教訓，警示人們要科學處置化合物，搞好環境治理，消除化學合成物污染之痛。

塑料的環境難題何時了

高分子合成的塑料制品，是人們生活中不可或缺的東西。塑料的價廉，還使它頂替了紙張，成為各種包裝的首選。

但是各種廢塑料的降解問題也是令人頭痛的事。塑料的麻煩，在于它的化學穩定性，在自然界上百年也不分解。各種廢塑料袋隨垃圾一旦進入農田將會對動植物造成傷害，甚至導致農作物絕收。在海洋中，常有海豚等海洋動物不明不白地死去，解剖的結果是誤食了塑料袋。焚燒廢塑料還會產生致癌物質二惡英。同時，焚燒塑料產生的氣體還會致使男性的精子活力下降，引發不育癥。

鑒于此，專家們認為：化學家發明塑料并無過錯，而是錯在人類過分相信科學的威力，忘記了科學技術是把雙刃劍，忽略了使用塑料引發的副作用。沒有化學合成就沒有當今的物質文明，沒有現代化的舒適生活。人類在享受化學合成的累累碩果時，如何消除它造成的不利一面，將是擺在全人類面前的共同課題。