水銀的歷史與功過

方陵生

水銀又叫汞，是一種銀色液態金屬。水銀是好是壞是一個非常矛盾的問題，很難用一句話來對它下定論。水銀應用很廣，對人類的經濟社會做出過許多貢獻。它可以幫助開采金礦，從礦石中提煉金子、可以治病，汞合金可用作補牙的填充物、可以參與觀察天氣；現代化學和物理學的實驗中也少不了水銀；我們的日常生活中也有不少水銀的應用，從溫度計、體溫表到熒光燈管等都有著水銀的參與。

水銀研究和實驗的歷史

水銀曾被形容為流動的銀子，它在拉丁文中被稱為“液體之銀”和“流動之銀”，這兩個詞非常形象地描繪出了水銀的形象。水銀的比重為13.6，與相同體積的水相比，它要重好幾倍。它是唯一一種在室溫下呈液態的金屬。

水銀原子與其他金屬的結合比水銀本身原子之間的結合更為緊密，鐵和鉑是水銀喜歡結合的金屬。水銀與其他金屬在一起形成的合金叫做汞合金，根據合金中水銀含量的多少，可分別呈液態或固態。水銀易于與其他金屬結合的特性，使得它在化工產品制造業、牙科行業以及冶金行業中都有著重要的地位。

水銀存在于少數幾種礦石中，最為普遍的是一種紅磚色的辰砂，也叫朱砂、銀朱。它多分布在火山地區，特別是在靠近溫泉處。

水銀的流動特性、較大的比重，以及它銀亮的外表，曾使埃及、羅馬、中世紀的阿拉伯以及歐洲的一些古代煉金術士們為之著迷。他們中許多人相信水銀是其他許多金屬的基礎，其他的金屬和礦物都是由它產生的。他們想從水銀中提煉金子等珍貴的金屬來，雖然最后都宣告失敗，但這些古代煉金術士們卻是最早煉出汞合金的人，也是最早通過加熱辰砂獲取水銀的人。

其后，水銀在一些早期科學實驗工作中也成為不可缺少的工具，科學萌芽時期的一些實驗導致了許多重大的科學發現，為現代化學和物理學奠定了基礎。18世紀英國化學家普利斯特利用水銀化合物進行實驗，并提出了燃素說，這一理論錯誤地假定，燃燒著的物質會產生一種叫做燃素的物質。

1780年時，法國化學家拉瓦錫也做了與普利斯特利類似的實驗，不過他的實驗過程正好顛倒過來，他在氧中燃燒汞產生化合物，發現比原先的水銀還要重。他證明了燃燒實際上是物質與氧結合的過程，拉瓦錫批駁了不正確的燃素理論，建立起了物質守恒理論，開啟了現代化學的大門。

1911年時，荷蘭物理學家歐耐斯用過度冷卻的水銀做實驗，從而發現了超導現象，他在實驗中發現，當溫度接近絕對零度時，導體實際上就失去了所有的電阻。他之所以用水銀來做這個實驗，是因為水銀是唯一可以用實驗室里的蒸餾器提純、并達到實驗所需要純度的導體。

水銀的廣泛應用

水銀在人類生活中也起到了很大的作用，在歷史上推動了人類經濟生活的發展。從古代起，辰砂就被作為紅色的顏料用于胭脂口紅等化妝品中，印度女子多用朱砂在額上點上紅點。

16世紀中期的冶金學家們采用了煉金術士們的汞合技術，利用水銀從礦石中提取出珍貴的金屬。在汞合工藝中，先將含有金或銀的碾碎的礦石與水銀放在一起攪拌，水銀與極細小的金銀碎屑都能很好的結合在一起。當汞合金含有足夠的金銀成分后，再將其放在鐵制的曲頸瓶里用蒸餾法將水銀以蒸氣的形式分離出去，于是金或銀（或者是金與銀的合金）便留了下來，這種方法所獲取的貴金屬相當純，而作為蒸氣被分離出去的水銀冷凝成液態再重新使用。

在歐洲，行之有效的汞合提取方法產生之時，美洲大陸貴金屬礦藏也不斷被發現和開采。水銀的需求劇增，西班牙巨大的辰砂礦使水銀的生產量得到了很大的提高。在其后的250年里，意大利、秘魯等地也發現了一些較大的辰砂礦。得益于汞合金提煉方法的問世，橫跨大西洋的金屬貿易又繁榮起來?？梢哉f，當時世界貿易的迅速發展，水銀在其中起到了很大的作用。

1849年美國加利福尼亞淘金熱開始后，金礦如雨后春筍般出現，辰砂采礦業也應運而起，為各地的大小金礦提供水銀。汞礦業后來成為美國內華達州和德克薩斯州的重要產業。當時在世界范圍內，汞合法一直是提取金子的主要方法，直到1900年氰化法代替了汞合法，用氰化法從礦石中提取金子的成本遠比汞合法低。

與此同時，水銀又有了許多新的應用。19世紀60年代，汞合金已經成為補牙的首選材料：一種叫做雷汞的水銀化合物成為安全引爆雷管的重要組成成份，給當時的建筑業和采礦業帶來了巨大的變革。

水銀溫度計是德國物理學家華倫海特在1714年發明的，他利用水銀幾乎恒定的膨脹系數做成了精確的線性刻度溫度計，這種溫度計很快就得以大量生產，廣泛應用于醫學領域、工業生產、科學研究，同時也成為尋常百姓家中的必備物品。

到了20世紀，水銀給許多電氣控制設備提供了空前的安全和方便。水銀是唯一的液態導體，用它做成的水銀傾卸開關可自動控制安裝在墻上的調溫裝置，用它做成浮控開關可以控制洗衣機、井底水窩水泵、船底排水泵的水平面，以及在汽車引擎罩、行李箱蓋打開時控制燈亮等。

水銀使得我們的照明有了更多的節能選擇，熒光燈管、水銀燈與白熾燈相比能節省許多電。我們日常所用的熒光燈管內含有少量的水銀，而明亮的水銀燈則是體育館和其他一些室外場所照明的極佳選擇。

水銀污染引起重視和關注

但是與此同時，水銀卻也給地球環境和人類健康投下了陰影。在過去，開采金礦的工人以及從事其他與水銀打交道工作的人往往會得病，這點人們早已知道。直到最近，研究人員才真正了解，水銀對于人類健康的危害遠比我們所想象的要嚴重得多。

20世紀60年代期間，研究人員對于因食用了汞污染的魚和俄羅斯小麥造成可怕的外貌損傷以及身體變得虛弱不堪的受害者進行了深入調查，開始明白水銀對人體的毒害作用遠比先前所想象的要嚴重得多。汞成為全球性的污染物，汞污染令世界震驚，聯合國環境規劃署進行的“全球汞的評估調查”使得人們對水銀污染的憂患意識達到最高點。

相對來說，元素汞和辰砂是毒性較小的水銀形態，如果不慎服下，金屬的水銀吸收起來很慢，也許還有可能安全通過腸道系統而不對人造成傷害。而水銀蒸氣的毒性則要大得多，液態水銀在空氣中很容易蒸發，溶于水中的水銀毒性最大，如化合物甲基水銀（CH3Hg）和二乙汞（C2H5Hg）等，不僅劇毒，且會被人體迅速吸收。

具有諷刺意味的是，水銀在醫學上的應用卻更為廣泛，人們用它來治療肺結核、便秘等疾病。醫生用汞來治療梅毒已有500年的歷史，這種治療方法同時帶來嚴重的副作用，如無法控制的流涎過多、顫抖、麻痹以及腎衰竭等。20世紀初期，用水銀治療梅毒的做法已被中止，但俗稱“紅藥水”的紅汞仍然廣泛用作消毒殺菌的外用藥，此外含汞的牙粉也很普遍。

水銀在大自然中廣泛存在，從含量集中的辰砂礦藏到多數巖石、土壤、樹木、水體以及大氣中所含的微量水銀。大氣中所含的水銀主要來源于火山噴發、森林火災，以及海洋表面的蒸發。大氣中的水銀最終會氧化，重新降到地面，細菌活動將無機水銀化合物轉變成甲基水銀，然后甲基水銀進入食物鏈，最后集中在食物鏈的最上層——掠食性魚類，而這些大魚常常為人類捕獲食用。上個世紀大氣水銀含量急劇增加，多數為人類因素造成，包括發電站大量燃燒煤炭，金屬冶煉，以及焚燒醫院和工廠里含水銀的廢物等。

自20世紀80年代以來，世界各地為了減少水銀危害做了巨大的努力。在水銀的許多實際應用中，人們開始盡力用其他東西來代替水銀，存在于食物和藥物中的水銀污染給公眾健康帶來的危害得到了關注，并向公眾發出了各種警告。紅汞不再生產，水銀溫度計、體溫表和含有水銀的電氣開關也正在逐漸淘汰，各國政府和各有關當局對含有水銀的各種裝置的安全性和重復利用也采取了許多措施，世界每年水銀用量大為減少。

現在水銀污染給人類帶來的威脅和后果已經廣為人知，許多工業化國家正在減少水銀的使用量和向大氣中排放的水銀量，但一些國家仍然在繼續開采這種有毒金屬。生產出來的水銀中，三分之一在氯和苛性鈉的生產中用作液態陰極，這種生產工藝正在被逐步淘汰，另外三分之一用于生產各種照明設備和用具、科學研究儀器、電池、開關和牙用汞合金，剩下的三分之一多數用于一些小型金礦中。

許多有識之士呼吁，要盡可能減少人與水銀接觸的機會，并減少大氣和環境中水銀的排放量，在一些需要用到水銀的行業，盡可能地用其他物質代替。