化学合成的功与过

□曹 虎

化学合成的功与过

□曹 虎

没有化学合成就没有当今的物质文明，没有现代化的舒适生活。人类在享受化学合成的累累硕果时，如何消除它造成的不利一面，将是摆在全人类面前的共同课题……

人类的衣食住行，有的靠大自然恩赐，但大多数都由化学合成而来。从太上老君的炼丹炉，到当今的人造金刚石合成釜，化学反应的神奇创造力带来高度的物质文明，丰富的生活享受。但化学合成也给人类制造了不少麻烦，给出了不少难题。

救命的复方蒿甲醚

2011年9月23日，中国中医科学院研究员屠呦呦，获得具有美国“诺贝尔奖”之称的拉斯克奖。从此，只在医疗战线出名的药物青蒿素（蒿甲醚），为更多的中国人所知。早在2006年的“中非合作论坛北京峰会”上，胡锦涛主席就曾承诺：“3年内中国向非洲提供3亿元人民币无偿援款防治疟疾，用于提供青蒿素类药品及设立30个抗疟疾中心。”此后，新一代抗疟药物青蒿素，在挽救无数非洲人的生命中发挥了巨大的作用。

疟疾是古老的世纪之病，它由疟蚊传播的疟原虫引起，轻者贫血，重者死亡。自1820年人类开始从金鸡纳树皮中提取奎宁时起，科学家研制出以奎宁为中心结构的多种抗疟药，疟疾得到有效控制。但经几十年的临床应用，疟原虫对奎宁产生了抗药性，致使疟原卷土重来。据世界卫生组织报告，当今世界每年有几亿人感染疟疾，仅在亚非拉贫困地区，每年就约有100万人死于疟疾，在非洲平均每30秒就有一名儿童因疟疾死亡。

中国科学家从中草药黄花蒿中提取的青蒿素，有抗疟疾的奇效。在各国医学家对疟原虫的进攻束手无策时，青蒿素如同一夜春风，吹绿了非洲大地，挽救了无数的生命。使用青蒿素治疗疟疾，在第一时间内可杀死90%～99%的疟原虫，但总有一些顽固分子休克不死，几天后又还魂，须连续服药7天，才能根治。病人吃了几天药后，或认为已好，或因经济原因停药，会留下复发的隐患，也给抗药性埋下祸根。

中国科学家们未雨绸缪，将青蒿素合成为必杀的复方药。经过对上千种化学物的筛选，科学家选中了本芴醇。它在血液里停留时间在3天以上，青蒿素威力虽大，但药效只在血液中持续作用1天。如将两种药配伍成复方，蒿甲醚杀死大部分疟原虫后，没有死亡的疟原虫醒来，又遭本芴醇杀伤，3天就能根治疟疾。1999年，南非某省发生疟疾，当地卫生部门用复方蒿甲醚治疗，病人3天就康复出院，疟疾死亡率一举下降了90%。世界卫生组织的官员又惊又喜，立即发文指定，复方蒿甲醚是治疗疟疾的首选药物。

战胜饥饿的合成氨

1902年，德国化学家哈伯让氮气和氢气合成氨，并研制出合成塔生产氨气。申请专利后他继续研究，将氨产品从合成反应后的气体中分离出来，未反应气和新鲜氢氮气混合，重新参与反应，用“循环法”解决了氢气和氮气合成转化率低的问题。

化学知识告诉我们，合成氨反应式是：N2+3H2=2NH3。这是一种可逆反应，等号上反应条件为“高温高压”，下是“催化剂”。经过上百年的发展，合成氨技术日趋成熟，形成了一大批各有特色的工艺流程，但原料气制备、净化及氨合成三个基本过程没有变。

氨是重要的无机化工产品，除液氨可直接作为肥料外，农业上使用的氮肥，例如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥，都是以氨为原料制造的。现在，世界每年合成氨产量已达到1亿吨以上，其中80%的氨用来生产化学肥料，剩余20%作为其它化工产品的原料。

在氮磷钾这肥料三要素中，氮肥是肥料之首，种地要增产，肥料不可少。但是，土壤中的氮元素有限，庄稼年年种，土壤的肥力被吸光，粮食就会减产。大气中的氮约占空气成分的78%，农作物生活在氮的包围中，可分子氮（N2）的结构十分牢固，农作物不能直接利用。氮原子有5个外层电子，组成氮分子后的8个外层电子，有三对共用电子。它们就像三把锁链，将两个氮原子紧密地链接在一起，结构十分稳定，要打破它需要很大的能量，高等植物对它也无能为力。

从1913年第一个合成氨厂建成至今，人类每年生产的氮肥以万吨级计。我国有化肥厂1000多家，氮肥产量占世界总产量的31%，增产的粮食以亿吨级计。中国以占世界不到12%的耕地，养活了占世界23%的人口，化学氮肥功不可没。全世界如果没有合成氮肥，就无法养活几十亿人，饥饿将永远笼罩全球。

化学合成造福全人类

上述两例只是化学合成的一点小功劳，事实是人类一刻也离不开化学合成。人要衣装，自从尼龙发明后，人类的衣装开始千姿百态。哔叽、花呢以及羊绒系列等20多个系列8000多个品种面料，让人目不暇接，它们大多是由合成纤维和毛、棉等材质混合制成的。

绿色家居是所有人的追求，过去涂料是一大污染源，现在知名厂商均合成生产绿色环保涂料，没有了苯和甲醛的污染。特别是新型的贝壳粉涂料，可以使居室亮丽如新、色彩斑斓起来，让人们的生活更加舒适健康。

新型无机合成材料，已经广泛应用于国民经济的各个领域，如耐高温、耐高压、耐低温的光电、磁性、超导、储能与能量转换等材料。技术人员还把各类陶瓷与金属、无机纤维等做成复合材料，用在空间技术、原子能工业、海洋资源开发方面。登月宇航员的太空服，是由新型合成材料制成的。我国“蛟龙”号深潜器使用了多种我国研制的合成材料。此外，制取浓缩铀235的耐蚀含氟材料，也是合成的。

有机高分子合成材料，是化学合成的又一奇葩。塑料、橡胶、纤维、涂料、香料、黏结剂、离子交换树脂等，都是合成的高分子材料产品。它们用于工农业，生产效率大为提高；用于军事和国防领域，可确保顶尖的战机和导弹安全工作；用在民用产品上，可为人类生活添彩。

湖泊蓝藻污染因何而成

诚然，正如事物皆有两面性一样，化学合成在带给人类美好、舒适的生活的同时，也在不经意间铸成大错，成为人们心头挥之不去的阴影。

2007年5月30日，无锡市民发现自来水管里流出的水夹杂有一股腥臭味，不要说饮用，就连洗脸洗衣服都留有异味。后经查明，初步原因是连续干旱少雨，太湖水位下降到历史最低点，再加之气温偏高，太湖蓝藻大爆发，死藻腐败后散发出的臭味通过自来水流入千家万户。

进入5月以来，无锡马山至竺山湖一带，空气里飘散着一股浓烈的腥臭味。太湖湖面一片碧绿，条条油绿的色带延伸至湖中。每年的六七月是捕捞太湖鱼虾的旺季，现在近湖根本无法下网，渔船只得驶向外太湖捕捞，产量急速下降。据统计，环太湖的2000户渔民，因蓝藻爆发造成的直接经济损失超过100多万元。

蓝藻是淡水生态系统的重要成员，水生食物链的基础，为何会失去控制超常繁殖呢？看似是气温偏高造成的，但实质是化学合成物排入水体，致使湖水富营养化的结果。长期以来，大量的工业污水、农业污水和生活污水，不经处理达标便排向水体，使太湖水营养盐浓度持续升高。有相关数据显示，太湖地区每公顷土地的化肥施用量，已从过去的24.4千克，猛增到现在的70千克，农作物和土壤吸收不了，就通过降水流入太湖水域。繁殖速度与细菌相当的蓝藻很快占据了水体空间，死亡的藻体经细菌分解，发出阵阵恶臭。

自2005年松花江水质污染事件发生以来，我国共发生大的水污染事故140多起，平均每3天便发生一起，都与合成化合物废弃后排放有关。

化学合成给人类带来物质享受，但处置不当会恶化环境，有碍国人健康。深刻的教训，警示人们要科学处置化合物，搞好环境治理，消除化学合成物污染之痛。

塑料的环境难题何时了

高分子合成的塑料制品，是人们生活中不可或缺的东西。塑料的价廉，还使它顶替了纸张，成为各种包装的首选。

但是各种废塑料的降解问题也是令人头痛的事。塑料的麻烦，在于它的化学稳定性，在自然界上百年也不分解。各种废塑料袋随垃圾一旦进入农田将会对动植物造成伤害，甚至导致农作物绝收。在海洋中，常有海豚等海洋动物不明不白地死去，解剖的结果是误食了塑料袋。焚烧废塑料还会产生致癌物质二恶英。同时，焚烧塑料产生的气体还会致使男性的精子活力下降，引发不育症。

鉴于此，专家们认为：化学家发明塑料并无过错，而是错在人类过分相信科学的威力，忘记了科学技术是把双刃剑，忽略了使用塑料引发的副作用。没有化学合成就没有当今的物质文明，没有现代化的舒适生活。人类在享受化学合成的累累硕果时，如何消除它造成的不利一面，将是摆在全人类面前的共同课题。