你是不是對“煤”“碳”有什么誤解？

錢強文

賣炭翁（節選）◎【唐】白居易賣炭翁，伐薪燒炭南山中。滿面塵灰煙火色，兩鬢蒼蒼十指黑。賣炭得錢何所營？身上衣裳口中食。可憐身上衣正單，心優炭賤愿天寒。

讓我們先來猜一個謎語——

黑寶寶，會變紅，億萬年前是青松。明知火海偏要下，舍己為人暖烘烘。

答案很簡單，就是對咱們的生活至關重要的煤炭。冶礦、取暖、發電、烹飪，少了煤炭，咱們的生活還真有可能玩不轉。

春天將至，寒氣未消，讓我們點燃一堆煤火，來一場與煤炭有關的穿越吧。

浴火重生方成炭

我們的穿越從夏商時代開始。這個時候，木炭已經在中國大行其道。

木炭是由木材、竹子、果殼或果核等木質材料燒制而成的。簡單說來，就是利用高溫低氧的環境，排出這些材料中的水分、氣體等雜質，最終留下可以燃燒的炭。

木炭是如何發明的，我們已無從知曉，或許是某位古人從燃燒的木材堆中發現了它們的身影和妙處。

與木材相比，木炭更易燃、燃燒產生的溫度更高、燃燒的時間更長，是冶煉青銅和鋼鐵必不可少的燃料。另外，木炭燃燒時基本看不到什么火焰，也很少產生煙塵，室內采暖用上它們也是再好不過。正因為這些突出的優點，“伐薪燒炭”才能成為一項流行數千年的職業。

知道多一點伐薪燒炭，怎么燒？

除了用作燃料，木炭的“本事”還不少。

把它研磨成粉，然后黏合起來，它就是畫家手中的炭筆。

木炭內部多孔隙，吸附能力極強，是清潔過濾、吸濕除臭、防霉防潮的能手。

木炭能吸收保留營養物質，本身又富含鈣、磷、鉀等營養元素，是改良土壤的良好材料。

將木炭粉加入飼料中，可以增加雞的食欲并預防疾病。

古人還會將木炭加入棺槨

和墓穴之中，以防水防腐。

話說回來，燃燒之后，木材不就化為灰燼了嗎，又是如何變成木炭的呢？

燒制木炭，首先要建炭窯。簡單說來，就是先在地上挖一個大坑，放入木材，然后用茅草和黃土覆蓋。窯中要插入幾根中空的竹管，以便排出燃燒過程中產生的各種氣體。

燒制過程中，我們首先會看到冒出大量白煙。這是木材中的水汽正在被“驅趕”出來。接著，白煙消失，藍煙出現。這說明水汽已經排放得差不多，得準備封住這些排氣孔，制造低氧高溫的環境了。在這樣的環境中，木材無法獲得充足的氧氣，就不會因為充分燃燒而化為灰燼，又能進一步排出體內的其他雜質，完成最后的炭化過程。

大約一個星期以后，當人們打開炭窯時還冒著熱氣的木炭就“新鮮出爐”了。

想說愛碳不容易

到了秦漢時期，木炭的生產和使用達到一個高峰。人們不但在生活中大量使用木炭，在冶煉金屬時更少不了它們的助力。考古學家們根據資料分析，當時冶煉1噸生鐵，需要消耗7噸左右的木炭。如果算上采伐和燒制過程中的浪費和損耗，燒制木炭成為森林的一大“天敵”。

根據史料記載，西漢初年，都城長安附近就已經沒有適合燒炭的樹木了。然而，為了生產和生活的需要，西漢時，光是大型的官辦冶鐵作坊，就超過80個。在當時，一位名叫貢禹的官員提出，鑄錢、冶鐵等行為“斬伐林木亡有時禁，水旱之災未必不由此也”。可見，無節制地伐木燒炭，已經給當時的生態環境造成了極大的破壞。

這個時候，一種能夠取代木炭的東西出現了，那就是煤炭。

話完木炭話煤炭

說起來，煤炭算是木炭的老祖宗。它們已經在地下沉睡了億萬年，只等著人類取用。不過，由于挖掘手段落后，煤炭在秦漢時還是稀罕玩意兒。人們將它們雕刻成精美的裝飾物，那待遇簡直和寶石有得一拼。如此一來，即使能夠發光發熱，誰又舍得將它們丟進爐子呢？

直到東漢末年，煤炭才開始從事自己的本職工作。北宋時，隨著挖掘技術的進步，人們終于可以大張旗鼓地燃燒煤炭。

對了，“煤炭”這個詞可比煤炭本身年輕得 多。明代以前，根本沒有“煤”這個稱呼，而是叫“烏金，“黑丹，“石炭，“石墨，等名稱。據說，是因為人們讀錯了音，將“墨（mò）”讀 成“méi”，這才有了后來的“煤”字，也才有了“煤炭”一詞。

那么，煤炭究竟從何而來呢？

詠煤炭（節選）

◎[明]于謙鑿開混沌得烏金，藏蓄陽和意最深。爝火燃回春浩浩.洪爐照破夜沉沉。

滄海桑田始得煤

19世紀之前，人們認為煤炭和其他巖石一樣，是隨著地球的誕生而出現的;也有人認為，煤炭是某一種巖石演變的產物。19世紀之后，人們從顯微鏡中發現煤炭的身體上還殘留著細胞結構、年輪等植物的特征，這才意識到它們是從植物演變而來的。

億萬年前，有些植物在腐敗之前就被深埋地下，然后在低氧甚至無氧的環境中逐漸演變。在這個過程中，植物體內的二氧化碳和水等物質被釋放出來，碳元素的含量相對增加。此后，大地變遷，滄海變桑田，這些植物的殘骸被進一步壓實、脫水、炭化……

等到人類讓它們重見天日時，這些古老的植物已經烏漆墨黑，面目全非了。

挖煤是個險差事

即使到了科技發達的現代，挖煤依然充滿風險。毒氣傷人和煤礦坍塌就是最常見的煤礦事故。這也是煤炭在古代始終無法取代木炭的重要原因。

在煤炭的形成過程中，厭氧菌會分解植物體內的有機物，并釋放出無色無味無毒的甲烷氣體。雖然無毒，但甲烷極易燃燒，給點火星就爆炸，而且它們一旦富集，就會在不知不覺間降低氧氣含量，讓人窒息。

不過，古人很快就發現甲烷的密度比空氣小。于是，他們將中空的大竹筒插到礦井里，先讓甲烷通過竹筒釋放出來，然后再下井采煤。在井下，人們還用木板、木棍支撐礦壁，防止礦道坍塌。

這些古老的采礦技術，都記錄在明代宋應星的《天工開物》里。

炭還是碳？傻傻分不清

不知道大家注意到沒有，在前面的文章中，一共出現了兩個tàn字，分別是“炭”和“碳”。它們看起來大同小異，意思似乎也沒什么差別，到底該如何區分呢？這個事情，得從一百多年前說起。

那個時候，西方的近代化學開始傳入中國。各種各樣的化學元素讓中國化學的啟蒙者們非常頭疼，因為找不到現成的漢字來描述它們。怎么辦？倉頡能造字，化學家也能。經過一段時間的摸索，化學家們統一用“氣字頭”加聲旁來表示氣體元素，例如氧、氫;用“金字旁”加聲旁來表示金屬元素，例如鋰、鍶;用“石字旁”加聲旁來表示非金屬元素，例如硅、砷。“碳”也就是在這個時候誕生的，它專指與碳元素相關的詞匯，例如碳原子、二氧化碳等。而“炭”這個字，自古有之，最早指木炭，后來逐漸延伸到各種與木炭類似或相關的物品，例如煤炭、火炭、炭盆等。

大家不要再弄錯了喲。