地球上即将消失的元素

李小凤

2019年是门捷列夫发现周期表的150周年。联合国教科文组织决定将2019年定为“国际化学元素周期表年”，以表彰化学元素周期表的重要性。按照2016年修订的新版元素周期表，目前已知118种元素，其中90种自然存在，另28种由人工合成。

欧洲化学学会不久前发布一张“扭曲”的元素周期表，指出由于人们过度使用，部分元素可能在未来的100年内从地球上消失。在这张周期表上，用红色标记的元素表示对这些元素的消耗将极大地降低它们在未来100年或更短的时间内的可利用性—这些元素有氦（He）、银（Ag）、碲（Te）、镓（Ga）、锗（Ge）、锶（Sr）、钇（Y）、锌（Zn）、铟（In）、砷（As）、铪（Hf）和钽（Ta）。氦被用来冷却核磁共振扫描仪中的磁铁，也被用以稀释深海潜水所需的氧气；核反应堆中重要的控制棒使用铪；锶盐被添加到烟花里，绽放出鲜艳的红色；钇是照相机镜头的组成成分，它使得镜头抗冲击并耐热，除此之外它还被用于激光和合金里；镓被用来制作高质量的镜子、发光二极管和太阳能电池。元素周期表上标以橙色和黄色的元素表示对这些元素的增量使用将会出现可预见的问题。绿色区域意味着这些元素有足够的来源，比如氧（O）、氢（H）、铝（Al）、钙（Ca）等元素。周期表中位于第一位的氢（H）元素含量十分丰富，可以放心使用。构成地球大气的21%、让人们得以呼吸的氧气是地球上储量最充足的元素，不会面临灭绝威胁。锡（Sn）、钽（Ta）、钨（W）和金（Au）这四种元素被涂成黑色，目的是提醒生产商必须仔细追踪这些矿产的来源，以确保不会有人死于因争夺矿产而导致的冲突中。

手机的出现将使这些元素消失

生产手机大约需要30种元素。其中供应充足的有：氢、碳、铝、硅、氧、钾、溴、镧、镨、铕、钆、铽。对于这些元素，我们暂时不必担心。未来有供应风险的有：锂、镁、磷、镍、铜、钕、锡、锑、钨、金、铅。因使用量增加，有枯竭风险的有两种：钴、镝。100年内面临严重枯竭威胁的元素有：镓、砷、钇、银、铟。以铟元素为例，它广泛用于制造手机和平板电脑的触摸显示屏，但其在地壳中的分布少而分散，预计未来供求矛盾会逐渐显现。如果我们继续每隔几年就丢弃旧设备，它可能很快就会枯竭。据调查显示，仅在中国，每年被淘汰替换的旧手机数量就多达近2亿部。欧洲化学学会估计，欧盟每个月有大约1000万部智能手机被丢弃或更换。据联合国环境规划署的预计，目前手机中铟元素的回收率还不到1%，按现在的速度继续下去，铟只够人类再用20年。对此，专家指出，应减少手机更新的频率，此外应该回收手机中的所有元素。

氦將面临枯竭

从表中可以看出，被标示为红色的元素“100年内面临严重的枯竭威胁”。这其中除了镓、砷等元素外，竟然还包括氦！

氦是宇宙中仅次于氢的第二丰富的元素，但在地球上储量并不多，以致成为“稀有气体”，可能只够人类再用几十年的时间了。

因为氦气密度小，且为惰性气体。换言之，在大气中的氦气，不足以被地球“吸引”，往往轻易地逃到宇宙空间去；而所谓“惰性气体”，是指它的化学性质非常不活泼，一般状态下不会和其他物质发生反应形成化合物，因此，大多数氦元素都只能以单质形式存在。

在地球上，大多数氦气的制备都是来自于天然气分离。据美国地质调查局2017年调查报告，全球氦气储量主要分布在美国、卡塔尔、阿尔及利亚、俄罗斯4国。4国资源量总和占全球总量的88%。另据《瞭望》新闻周刊报道，专家预测，在未来10多年内，全球对氦气的需求量将以每年4%～6%的速度增长。尽管氦是自然界中含量仅次于氢的元素，但仍与稀土一样面临供应紧张的危险。如果仅以冷却为目的，可用氮气替代氦气；如果仅作为惰性气体利用，可用氩气代替。不过，在利用氦气多种特性的光纤及半导体制造等用途中，却很难有其他替代原料。

2012年11月，东京迪士尼乐园停售填充氦气的气球，而销售气体的企业也纷纷被迫暂停供应氦气。这些情况均是由于氦气难以稳定采购造成的。科学家警告大家：不要再在生日派对上放飞氦气球了，因为核磁共振扫描和深海潜水更需要这种惰性气体。核磁共振扫描和深海潜水设备中使用的氦气通常都是循环利用的，但氦气球中的气体直接释放到大气中。如果氦进入大气层，它会直接飞到大气层的边缘，永远消失在外太空中。如果人类不尽快采取措施，地球上的氦就只够用10年左右。