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世界科技全景百卷书: 探勘地球宝藏 煤炭历史
元代初期，意大利旅行家马可·波罗（1254～1324）到中国旅行，从公元1275年5月到内蒙多伦西北的上都，至公元1292年初离开中国，游历了新疆、甘肃、内蒙、山西、陕西、四川、云南、山东、浙江、福建和北京。他在各地看到中国人用一种“黑乎乎”的石头烧火做饭，还用来炼铁，感到很新奇，后来还把它带回欧洲。因为欧洲人都是用木炭作燃料，还不知道这种黑石头为何物。马可·波罗回国后，在1228年威尼斯和热那亚战争中被俘，在狱中口述了在中国的见闻，由同狱的鲁思梯谦笔录成《马可·波罗游记》，其中专门谈到了中国这种可以炼铁的“黑石头”及其用法。这种“黑石头”就是人人皆知的煤。欧洲人那时不知道煤可以作燃料。直到16世纪，欧洲人才开始用煤炼铁。煤有很高的热值，能熔炼熔点很高的铁，欧洲炼铁比中国要晚1000多年，这和不知道煤的作用有很大关系。 考古学家证明，我国早在汉代就已普遍用煤作燃料。在河南巩县铁生沟和古荣镇等西汉冶铁遗址都发现了煤饼和煤屑。在《后汉书》中记载：“县有葛乡，有石炭二顷，可燃以爨。”意思是，该县有一处叫葛乡的地方，那里有二顷地的范围生产石炭，它可用来烧饭。可见，当时用煤烧火做饭在民间已经普及。 到晋代及十六国时期，采煤炼铁已传到边疆。古书《水经注·河水篇》记载：“屈茨北二百里有山（即突厥金山），人取此山石炭，冶此山铁，恒充三十六国用。”说明当时用煤来冶炼铁的规模之大。 古时，人们把煤称为石炭、石涅或石墨等，别看其貌墨黑，却也成为古人赋诗的对象。如南朝陈代的张居正写有“奇香分细雾，石炭捣轻纨”的诗句。唐代李峤存写有“长安分石炭，上党结松心”。 煤到现代，仍是社会生产生活中的主要能源之一。我国现在是世界产煤最多的国家，年产已超过11亿吨。煤不仅是钢铁生产、火力发电的主要燃料，也是重要的化工原料，它为人类作出了巨大的贡献，今后也仍会大有作为。 但是，近年来，烧煤给大气造成的严重污染已引起人们的抱怨。前几年，就在四川重庆和贵州地区发现，居民身穿的衣服遭雨淋之后，很容易损坏。分析证明，这是雨水中含有硫酸或碳酸而引起的，称为酸雨。雨中怎么会有酸呢？主要是因大量烧煤造成的。 目前，中国使用的煤炭占能源的70％以上，煤炭中含有硫，燃烧时这些硫变成二氧化硫气体，排放到大气中。下雨时，这些气体溶解在雨水中就变成硫酸，成为酸雨，排放的二氧化碳遇水也会变成碳酸。据环保部门监测，我国二氧化硫污染最严重的城市，平均浓度达到了 ．12ppm0 （百万分之零点一二），大大超过了安全标准。烧煤排放到空气中的粉尘也相当高，有些已达到每平方米1．433毫克。 1991年，我国因烧煤等烧料排出的污染物估计达10亿立方米，其中二氧化硫排出量达1600万吨，有些城市每平方公里的积尘少的有3吨多，最多的达到51吨多。 烧煤产生的大量二氧化碳还会使地球气温升高，产生所谓的温室效应。科学家们指出，温室效应会使南极冰川融化，使海平面水位上升，世界上许多沿海城市可能遭到“水漫金山”之患，甚至遭没顶之灾。如果大气温度升高3～5℃，南极冰帽会基本消失，海平面会上升4～5米。美国大陆48个州将减少1．5％的陆地面积，有6％的人口必须搬迁。亚洲人口密集的沿海地区，包括恒河、湄公河、伊洛瓦底江、长江、珠江入海口及印度尼西亚的人口密集的岛屿，都会受到威胁。尽管温室效应造成的影响是缓慢的，但日积月累，在几十年至 100年之内还是会造成严重的经济损失和财产的付之东流。因此节省燃料，减少有害气体和二氧化碳的排放，已成为当今世界环境保护中最重要的课题之一。 石油的经历 石油堪称一种现代能源，但它的历史也很悠久。过去西方人说中国是“缺油国”，实际上我国不仅有石油，而且是世界上开采和利用石油最早的国家。早在西周时期，人们就观察到石油浮出水面燃烧的现象。因此在古书《易经》中有“泽中有火”的记载，即看到沼泽水面上的石油着火。 《汉书·地理志》和《汉书·郡国志》也记述在陕西和甘肃玉门很早就发现过石油，说在上郡高奴 （今陕西延长一带）有一种可以燃烧的水，书上写的是“洧水可燃”。在甘肃酒泉一带有一种水像肉汤一样粘乎乎的，点燃后可以发出很亮的火。当时的人把这种东西叫石漆，用于油漆木器。其实这些“水”，就是石油。 古时候，中国的石油有许多别名，有人叫它为石脂水，因为它常从石头缝中流出来。有人叫它雄黄油，因为它燃烧时浓烟滚滚，发出一股股硫磺气味。到了宋代，在我国著名科学家沈括写的《梦溪笔谈》那本书中，石油这个名字才正式出现，而后一直沿用至今。 我国古代的石油，主要不是作为能源燃料，而是用来制作润滑剂，或用石油燃烧时的烟灰作墨。用它点灯照明的当然也有。 我国人工开采石油的历史也很早，公元1303年出版的《大元大一统志》中记载说，在延长县迎河开石油井，其油可燃，兼治六畜疥癣。明曹学佺著 《蜀中广记》中还记载了公元1521年（明代正德十六年）在四川嘉州（今乐山）开盐井时打入含油地层，凿成了一口深度至少几百米的石油竖井，利用它来作为熬盐的燃料。 在西方，到1859年，美国人埃德温·德雷克才在宾夕法尼亚州的泰特斯维尔钻成第一口石油井，比我国晚500多年。但我国近代的石油开采较晚，特别是在技术上很落后。直到解放后，石油的开采才出现了新的局面。 现在，我国年产石油达一亿多吨，但依然供不应求。因为石油比煤更为有用，它可以用来作为火车、汽车、飞机等交通工具的燃料，比烧煤方便的多。 在西方，对石油的依赖就更为严重，一旦石油缺少，对社会的打击就非同一般。例如，1973年阿拉伯和以色列之间发生战争，阿拉伯对支持以色列的西方国家实行石油禁运，给英美等以石油作为主要能源的国家以沉重的一击。当时，许多汽车成了一堆不能动弹的“甲壳虫”。居民怨声载道。大量的公司企业因缺少石油能源而大幅度减产，形成了70年代震惊世界的能源危机。 这次危机虽然对西方经济造成了沉重打击，但它也有一种极大的促进作用，这就是促使人们千方百计寻找替代石油的新能源和研究开发新能源的新技术。因此，自70年代以后，世界上对太阳能、风能、水力、地热、沼气、核能等的利用和开发掀起了前所未有的热潮。 从石缝中“挤油” 石油这种东西通常在地下的石缝中藏着，因粘性大不易流动，如果压力不够大，还流不出来。英美等国自1989年以来，石油大量减产。每天比1988年至少减少50万桶，原因就是油井给的压力不够，油流不出来。在美国，这种“躲”在石缝内的石油就有3400亿桶。几乎是美国已探明的石油储量的2 ／3。眼看这么多石油“丢失”在老油井中，真是太可惜。于是，英美一些科学家为打扫井下的残油，缓解石油短缺的困难，开始利用细菌这个武器，对井下残余石油进行“细菌战”，逼使石油从石缝中流出来。 美国得克萨斯州比林北部有一座已开采了40年的旧油井，出油量大大不如以前。1990年2月3日，美国人迪安·威尔斯往6000米深的井下灌进了2升多一点的特殊细菌溶液和360多升废糖浆，然后把井口封住，“闷”上几天后，这个原来每天只能产不到2桶石油的老油井，居然“青春焕发”，一天产了7桶石油，增加了2．5倍。而威尔斯灌进去的那2升多溶液和360多升废糖浆，总共才值不过20美元。 1990年9月16日，在伦敦北部，有一家名叫“生命力量”的小公司，也采取将细菌“打入”油井中的方法，从地下油层中“挤出”了许多残油。 上面提到的对石油进行细菌战，能有效地收到如此重大战果，是 1945年美国的微生物学家克劳德·佐贝尔的一个重要发现。他在研究中发觉，有许多细菌在新陈代谢时产生的二氧化碳气体和各种表面活性剂，能够降低石油的粘性，变得容易流动。这样，细菌就容易从岩石的狭缝中挤出来。而细菌这东西，因为很小，可以无孔不入，能钻进那些分散地躲在小油层的石油之中，在那里繁殖发酵，把石油变稀后挤出来。 天然气 天然气是现代广泛应用的工业和民用燃料，尤其深受城镇居民的青睐。当天然气通过管道送到每家每户时，烧火做饭像开自来水一样方便，比烧煤要舒适干净得多。 我国利用天然气的历史也相当久远，至少有1000多年的历史。天然气是怎样发现的呢？自古以来，我国四川一带吃的食盐，都是靠开凿盐井开采的。在开凿盐井时，盐工们发现，从有的井中冒出的气体，可以点火。盐工们就把这种井称为“火井”，其实就是天然气井。 据《华阳国志》这本古书记载，“在蜀郡临邛县（今邛崃县）西，南二百里，有火井，夜时光照上映。”《后汉书·郡国志》中也记载说，“在蜀郡临邛有火井，火井欲出其火，先以家火投之，须臾许，隆隆如雷声，灿然通天，光耀十里，以竹筒盛之，接其光而无炭 （灰）也，取井火还煮（盐）井水，一斛水得四五斗盐，家火煮之，不过二三斗盐耳。”这段话的意思是说，临邛这个地方的天然气井，可以点燃，要想让它出火，先要用家里的火把它引燃，这样，用不了一会儿，就会听到像雷一样的隆隆声，火光冲天，十里外都看得见，这种天然气燃烧时没有炭灰，用天然气点火煮盐井水制盐，十斗 （即一斛）盐水可熬出四五斗盐，如果用家里的普通炭火煮盐，十斗盐水熬出的盐也就二三斗 （是古时的量器，一斗等于十升）。说明天然气煮盐的出产率高，收益大。 宋代刘敬叔著的《异苑》一书中，记载了三国时蜀汉丞相诸葛亮曾亲临现场，察看临邛地区用天然气煮盐的情况。 天然气井中的天然气，被当地盐民利用，大大节约了盐民为煮盐而采薪运炭的劳力，据清代范锴写的《花笑廎杂笔》记载，临邛的一口天然气旺盛的井，可供几十只锅煮盐之用。 英国的中国科学史研究专家李约瑟说，是中国首先发明了深井钻探技术，西方在这方面约落后中国11个世纪。 天然气的优点很多。一是生产成本低，一般比生产烟煤低97％，二是开采天然气的劳动生产率比开采煤高50多倍，比开采石油高5倍。天然气作为燃料可简化工业生产程序，实现自动化，减轻劳动强度，减少空气污染，改善卫生条件。前苏联天然气研究所的研究人员证明，煤炭燃烧放出的有害气体比天然气高15～60倍。 因此，目前天然气已迅速在汽车中推广作燃料。据1987年6月8日美国 《幸福》杂志统计，意大利当时已有25万辆、新西兰有7万辆、美国有3万辆用天然气作燃料动力的汽车。这种烧天然气的汽车，排出的废气很干净，不会出现堵塞发动机的情况。美国已开始将纽约的1000辆公共汽车、出租小汽车和卡车改为烧天然气，不再烧汽油，以实现净化城市空气的计划。 目前，世界天然气的产量猛增。1990年，世界天然气年产量至少达到1．86兆亿立方米。其中以前苏联的天然气产量最高，约占世界的 39％。美国次之，约占 24％。我国的天然气产量1985年时为170亿立方米，占当时世界的第14位。 天然气专家预测，到2010年，天然气在总能源中所占的比例，将由1985年的19％增加到26％，超过石油的比例。 |
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