辛文沛

CO₂又稱碳酸氣，17世紀(jì)初，比利時(shí)化學(xué)家J.B.Van. Helmont 在檢測(cè)木炭燃燒和發(fā)酵過(guò)程的副產(chǎn)氣時(shí)發(fā)現(xiàn)了CO₂；1757年，J. Black第一個(gè)應(yīng)用定量的方法研究這種氣體；1773年，A.L. Lavoisier 把碳放在氧氣中加熱，得到被他稱為“碳酸”的CO₂氣體；1823年，M. Faraday發(fā)現(xiàn)加壓可以使CO₂氣體液化；1835年，M. Thilorier制得固態(tài)CO₂(干冰)；1884年，在德國(guó)建成第一家生產(chǎn)液態(tài)CO₂的工廠。

來(lái)源：在無(wú)人類活動(dòng)影響時(shí)，CO₂的主要來(lái)源是海洋和地幔以及大氣中的化學(xué)反應(yīng)，主要是陸地植物。與人類活動(dòng)有關(guān)的CO₂主要是化石燃料燃燒、工業(yè)生產(chǎn)、人和動(dòng)物的呼吸、陸地植被的破壞及生物體燃燒等。在CO₂的吸收中以植物的光合作用和海洋的吸收為主。自然界中，除河川、湖內(nèi)存在的生物、微生物的呼吸過(guò)程外，下雨時(shí)，雨水下降至陸地過(guò)程中，將空氣中的CO₂約以100倍的濃度滲透于土中或流入河川湖泊，以供給湖水或河水中的水草生長(zhǎng)需求。

生物醫(yī)學(xué)方面：CO₂在體內(nèi)并非純“廢物”。它能作用于頸動(dòng)脈竇和主動(dòng)脈化學(xué)感受器，使機(jī)體更精確地將呼吸運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)至所需水平。機(jī)體活動(dòng)加劇時(shí)，CO₂增多，呼吸加深加快，吸入氧氣排出CO₂也增多，恰能適應(yīng)機(jī)體代謝的需要。CO₂過(guò)少，呼吸運(yùn)動(dòng)會(huì)減弱或停止。臨床上把5％CO₂與95％氧氣的混合氣體，應(yīng)用于CO中毒、溺水、休克、堿中毒的治療和麻醉。在水草缸中添加CO₂配合光能，使水草的光合作用活動(dòng)增加，吸收水中養(yǎng)分生長(zhǎng)、茁壯，且可減少藻類的滋生。CO₂添加可使PH下降，當(dāng)水中呈微酸性，利于養(yǎng)分的吸收，且pH下降可將有害的阿摩尼亞的毒性降低，避免魚只中毒或死亡。

應(yīng)用方面：1.滅火劑。CO₂滅火劑是一種具有一百多年歷史的滅火劑，價(jià)格低廉，獲取、制備容易，其主要依靠窒息作用和部分冷卻作用滅火。滅火時(shí)，CO₂氣體可以排除空氣，降低可燃物周圍或防護(hù)空間內(nèi)的氧濃度，產(chǎn)生窒息作用；從儲(chǔ)存容器中噴出，由于汽化而從周圍吸熱，起到冷卻的作用。一般條件下，CO₂不支持燃燒且比空氣重，可隔絕空氣而停止燃燒。2.防腐劑。在現(xiàn)代化倉(cāng)庫(kù)里常充入CO₂，防止糧食蟲蛀和蔬菜腐爛，延長(zhǎng)保存期，不會(huì)造成谷物中藥物殘留和大氣污染。用CO₂通入大米倉(cāng)庫(kù)24h，能使99％的蟲子死亡。3.制冷劑。固態(tài)的CO₂，主要用作致冷劑，飛機(jī)噴撒“干冰”，可以形成人工降雨；在實(shí)驗(yàn)室里，“干冰”與乙醚等易揮發(fā)液體混合，可提供－77℃左右的低溫浴?！案杀边€可以做食品速凍保鮮劑。4.工農(nóng)業(yè)的原料。溫室里直接施用CO₂作肥料，利用植物根部吸收CO₂，可以增進(jìn)植物的光合作用。在自然界，CO₂保證了綠色植物進(jìn)行光合作用和海洋中浮游植物呼吸的需要。因此CO₂是最好的氣肥。5.CO₂共聚物有優(yōu)異的生物體相容性。特別設(shè)計(jì)的共聚物可望用作抗凝血材料或用作藥物緩釋劑。某些共聚物可用作固體顏料或填料的表面處理劑、隔氧材料、表面活性劑、陶瓷膠粘劑、熱熔膠等。6.聚碳酸亞丙酯與丁腈橡膠共混物有良好的耐油耐熱氧老化性能，是一種優(yōu)異的新型耐油橡膠。7.在化工上大量用于生產(chǎn)純堿小蘇打、尿素、碳酸氫銨、顏料鉛白等。8.在輕工業(yè)上，生產(chǎn)碳酸飲料、啤酒、汽水等。9.醫(yī)學(xué)方面：作為萃取劑，在使用超臨界法提取物質(zhì)時(shí)，通常使用臨界點(diǎn)的CO₂作為萃取劑，利用CO₂進(jìn)行食品、飲料、油料、香料、藥物等加工萃取。10.其他方面：作為油田注入劑，可有效地驅(qū)油和提高石油的采油率。CO₂在焊接領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，如：CO₂氣體保護(hù)焊，由于CO₂比空氣重，從噴嘴中噴出的CO₂氣可在電弧區(qū)形成有效的保護(hù)層，防止空氣進(jìn)入熔池，特別是空氣中氮的有害影響。熔化電極(焊絲)通過(guò)送絲滾輪不斷地送進(jìn)，與工件之間產(chǎn)生電弧，在電弧熱的作用下，熔化焊絲和工件形成熔池，隨著焊槍的移動(dòng)，熔池凝固形成焊縫。焊接的時(shí)候因?yàn)楦邷兀缓附拥慕饘伲ㄒ话闶氰F）更容易跟周圍的氧氣發(fā)生反應(yīng)，所以向焊接點(diǎn)吹出CO₂以使焊接點(diǎn)與氧氣隔絕。

危害及預(yù)防：主要是溫室效應(yīng)。應(yīng)用“古溫度計(jì)”對(duì)古生代海洋溫度所做的分析表明，當(dāng)大氣CO₂濃度相對(duì)于目前水平較高時(shí)，地球溫度明顯較高。大氣溫室效應(yīng)是指大氣物質(zhì)對(duì)近地氣層的增溫作用，即隨著大氣中CO₂等增溫物質(zhì)的增多，使得能夠更多地阻擋地面和近地氣層向宇宙空間的長(zhǎng)波輻射能量支出，從而使地球氣候變暖。它會(huì)帶來(lái)下列幾種嚴(yán)重惡果：1.地球上的病蟲害增加；2.海平面上升；3.氣候反常，海洋風(fēng)暴增多；4.土地干旱，沙漠化面積增大?？茖W(xué)家預(yù)測(cè)，到2050年全球溫度將上升2－4℃，一些島嶼國(guó)家和沿海城市將淹于水中，其中包括紐約、上海、東京和悉尼。預(yù)防對(duì)策：1.全面禁用氟氯碳化物。2.保護(hù)森林的對(duì)策方案，倘若各國(guó)認(rèn)真推動(dòng)節(jié)制砍伐與森林再生計(jì)劃，到2050年，可以降低7%左右的溫室效應(yīng)。3.汽車使用燃料狀況的改善，可使溫室效應(yīng)降低5%左右。4.改善其他各種場(chǎng)合的能源使用效率。5.對(duì)石化燃料的生產(chǎn)與消費(fèi)，依比例收稅,而稅金收入，則可用于森林保護(hù)和替代能源的開發(fā)方面。6.鼓勵(lì)使用天然瓦斯作為當(dāng)前的主要能源。7.汽機(jī)車的排氣限制。8.鼓勵(lì)使用太陽(yáng)能。9.開發(fā)替代能源,利用生物能源作為新的干凈能源。