正文 第1章 日常生活的化學(1)(1 / 3)

二氧化碳與北極

二氧化碳排放量的不斷增長會使北極冰消失嗎?這一嚴重影響未來地球氣候以及人類生存環境的問題長期以來困擾著科學工作者。一部分科學家認為,21世紀大氣中二氧化碳含量的成倍增長,將使北冰洋環境溫度上升,相當於美國國土麵積的北冰洋冰層會因之全部融化,如此巨大的地球環境改變,勢必給未來世界帶來災難性影響。但也有一些氣象學家的分析表明,二氧化碳的影響未必如此嚴重。

其實,可對北極冰未來去留起直接作用的,尚遠不止二氧化碳這一個因素,諸多條件的變化究竟在今後如何影響北冰洋,科學家們正堅持不懈地進行著理論上的研究,但所得出的各種結論均有待實地觀測結果的支持。為此,美國科學基金會啟動了迄今為止規模最大的北冰洋冰層研究計劃,共彙集5個國家50餘位科學家,耗資1950萬美元,預計用1年的時間采集大量有關數據,其目的在於排除當今地球氣象預測中的一些主要不確定因素。

目前,被科學家們租用一年的加拿大海岸警衛隊“德格羅斯裏爾斯號”重型破冰船已冰封於北冰洋巨大的漂流冰塊之中,成為北冰洋表熱預測計劃執行過程中名副其實的冰上大本營。這艘破冰船停泊在阿拉斯加海岸以北大約512千米的冰層之中,1997年10月2日,它關閉了動力係統,開始執行為期一年的研究工作。同時參與行動的還有一艘護航破冰船、兩艘護衛艦、觀測飛機和探空氣球。核動力潛艇“射水魚號”也為營地提供水下支持,定期在浮冰下巡航,觀測海底情況及冰況變化。

研究小組截取30英裏範圍的洋麵,對從海底穿越冰層直到大氣的一個圓柱體範圍進行細致觀測。這一範圍包括了厚冰層、表麵融化部分、冰層斷裂、雪覆蓋等多種具有代表性的冰層現象和幾乎所有的氣候條件。以破冰船為中心擇取了一個北冰洋典型環境區域。科學家們在這一柱體範圍內安裝了上千個傳感器。水下傳感器持續監測海水溫度、鹽濃度以及不同深度的海流速度與方向。設置在冰層深孔中的傳感器會及時提供冰溫和冰層應力等方麵的變化數據。而觀測塔、探空氣球、雷達和激光設備也正穿越大氣對大氣層進行監控。盡管如此,整個研究過程仍是異常艱難,許多寶貴數據常常是在資金困難、環境惡劣、手指凍傷的情況下獲得的。

北冰洋氣象動力學方麵的實地研究,還將為氣象分析人員更好利用極地海洋衛星圖像資料提供幫助。以往科學家們在使用這些衛星觀測圖像時由於無法可靠區分雲層與冰層,因而很難正確把握氣候的變化趨勢,因為雲層與海洋冰層在氣候活動中的作用是極為不同的。根據實際地表現象對衛星圖像進行準確識別,也將是本次行動對氣象研究的一項重大貢獻。

偉大的挪威探險家和科學家弗裏奇,在1893年曾將他的“弗雷姆號”木船凍入北冰洋冰層之中進行科學考察,“德格羅斯裏爾斯號”是此後第一艘自困冰中的科研用船。北冰洋表熱預測計劃項目主任裏查德·莫裏茨稱,隻有通過觀測獲取大量準確複雜而又詳盡的數據,一些影響全球氣候的問題才有可能獲得正確答案。這項計劃將把測定結果帶入理論研究領域,並驗證其正確與否。我們都願意相信,“德格羅斯裏爾斯號”從冰海勝利返航之時,21世紀北極冰是否會全部融化等問題當有令人信服的答案。

關於真絲的遐想

俗話說:穿衣戴帽,各有所好。然而,隨著時代的發展,知識的豐富,人們正在用嶄新的眼光去審視服裝,不但追求服裝的外表美,還要求服裝更有利於人體的健康。

現在纖維的品種繁多,像天然纖維如棉、麻、絲、毛,人造纖維如人造絲、人造棉、人造毛,合成纖維如尼龍6、尼龍66、滌綸等,真是豐富多彩,琳琅滿目。

據有關資料介紹,有些纖維能引起皮膚損傷,產生皮炎。在合成纖維中,以錦綸最為嚴重,其次是腈綸、滌綸;在天然纖維中,以羊毛較重,棉纖維次之,而真絲對人的皮膚幾乎沒有影響。絲織品還以輕柔、涼爽、舒適而著稱,它不愧為纖維王國中的“女皇”。

我國是生產絲綢最早的國家,也是世界上著名的“絲綢之國”。早在四五千年以前,我國就能巧妙地生產輕薄美麗的絲綢。後來,這項發明沿著橫貫中亞、舉世聞名的“絲綢之路”傳到了西方。

棉花也好,真絲也好,都要受到自然條件的限製,其產量總是有限的,因此人們一直在尋找能生產用於紡織的纖維的其它途徑。

早在18世紀中期,人們就曾萌生過這樣一種想法:既然蠶寶寶吃桑葉能夠製成粘液吐出絲來,那麼用人工是否也能製成粘液抽出絲來呢?這一想法很有魅力,吸引著許多化學工作者為之奮鬥。

起初,人們認為粘液隻能由桑葉製得,就千方百計將桑葉溶解抽絲,結果都失敗了。後來有人對桑葉與蠶絲的化學成分進行分析,發現桑葉裏主要含有碳、氫、氧3種元素,而蠶絲裏則主要含有碳、氫、氧、氮4種元素。於是人們又想方設法在天然纖維中加入氮元素成分,以期生產出人造蠶絲來。首先,用含氮的硝酸來處理棉花,結果發明了硝酸纖維素酯。這種物質能溶解在酒精和乙醚中,並可以抽成絲,這是人類曆史上發明的第一種人造纖維。後來,又相繼發明了醋酸纖維、銅氨絲、粘膠絲……不過,它們的生產仍然要受天然纖維原料不足的影響。