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    人的一生要用多少&ldquo;石油&rdquo;?

    2019年12月26日

    作者:中國科普博覽

     

         有這樣一件寶貝,它可以是你嘴里百嚼不爛的口香糖,可以是你身上涼爽絲滑的T恤衫,可以是你車里涌動噴薄的能量源,也可以是你房間五顏六色的涂料漆。有的國家因它而富得流油,有的國家為它而戰亂連年。 它就是我們今天要隆重介紹的主角——石油。它是由各種烴類混合物組成的深褐色粘稠液體,有“黑色的金子”、“工業的血液”之稱的寶貴資源。我國北宋杰出的科學家沈括,在他的著作《夢溪筆談》中提到“鄜、延境內有石油……頗似淳漆,燃之如麻,但煙甚濃,所沾幄幕甚黑……此物后必大行于世”。“石油”一詞也因此得名。

     

    人的一生要“吃”掉551千克石油

     

    什么?那個烏漆嘛黑的石油能吃?想必大家都有這樣的疑問。當然,剛從油田里面開采出來的石油是萬萬吃不得的,因為里面含各種有劇毒的有機化合物,比如一類致癌物——苯。但是,石油經過進一步的加工處理,就與我們的“吃”密不可分了。 土地上的農作物要想長的旺盛,離不開肥料來補充營養元素,因為單單依靠自然界中天然的有機肥早已滿足不了農業生產的需求。所以人們逐步探索并發展了采取化學方法來合成肥料的方法。化肥正是用石油、天然氣為原料工業合成氨,并進一步生產制成硝酸銨、硫酸銨、尿素等等重要的氮肥,為植物生長提供重要的氮元素。所以糧食的增產,全球75億人口的口糧得以維持,石油功不可沒。此外,生日蛋糕上五顏六色的奶油中添加的人工食用香精、色素,也來源于石油。還有大家常吃的口香糖,也有石油參與進來。口香糖之所以百嚼不爛,就是因為里面的膠基成分發揮著作用,而膠基的主要成分——聚醋酸乙烯酯的制備,就需要石油的衍生品。甚至連藥品的制備,都離不開石油。比如很多藥品都由苯衍生而來,而苯又是從石油里制取。因此可以說,我們每天都在間接的吃著“石油”。仔細一算,人的一生約要“吃”掉551千克石油~

     

    人的一生要“穿”掉290千克石油

     

    我們夏天穿的T恤,會關注它是不是純棉的;冬天穿的羊毛衫,會在乎它是不是純羊毛的,因為純棉的T恤透氣舒適,純羊毛衫柔軟保暖有彈性。但要知道,這些天然纖維完全不能滿足人類的服裝需求。紡織所使用的纖維中,天然纖維(棉、麻、絲、毛等)的占比僅有1/4,化學纖維(滌綸、錦綸、腈綸、丙綸、維綸和氯綸等)的比重接近3/4,而90%以上的化學纖維產品都是從石油中來的。算下來,人的一生花在“穿”上的石油達到290千克。比如,盡管我們平時的休閑服裝多喜歡用純棉面料,但是在大多數運動服裝上面,卻很少見到純棉面料,反而經常會見到諸如100%聚酯纖維、82%棉+18%聚酯纖維等面料。這是因為純棉面料雖然柔軟舒適,但是吸濕性強,容易吸收運動過程中排放的大量汗液而黏在身上,舒適性大打折扣。更重要的一點,純棉面料彈性很差,無法滿足劇烈運動的大幅度動作需求。而相比之下,聚酯纖維面料,也叫滌綸、的確良,吸水性較差,運動中的汗液會自行淌下而不會過多的粘在衣服上。同樣基于聚酯纖維面料吸水性差這一點,運動服裝一般較易清洗,洗后速干。更關鍵的是,聚酯纖維面料彈性很大,能夠滿足運動所需的動作要求,所以在運動場上能夠盡情馳騁。聚酯纖維的化學成分——聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)的合成原料——對苯二甲酸和乙二醇,主要從石油裂解的產物中直接或者間接獲得。石油加熱裂解得到甲苯、二甲苯和乙烯等,經化學加工后可得到對苯二甲酸及乙二醇,二者經過酯化縮聚就可得聚對苯二甲酸乙二醇酯,也就是聚酯纖維、滌綸或者的確良。

     

    人的一生要“住”掉3790千克石油

     

    家里四面八方都是石油!環顧我們家里四周,可以說每一處都離不開石油的參與。算下來,人的一生花在“住”上的石油近3790千克。首先就是我們所能接觸到的所有塑料制品,無一例外都是來自于石油。例如:多用于保鮮膜、食品袋的聚乙烯(PE);廚房、衛生間水管以及電線電纜外皮的聚氯乙烯(PVC)的制備,都要用到乙烯。而乙烯的最主要來源就是石油的裂解,并且世界上已將乙烯產量作為衡量一個國家石油化工發展水平的重要標志之一。用于制造水盆、微波爐保鮮盒等的聚丙烯(PP);用于制造燈罩、泡面盒、一次性餐盒等的聚苯乙烯(PS)以及用于制造飲料、礦泉水瓶的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)等的原料丙烯、苯、甲苯等,都是石油化工的產物。很難想象,我們的世界失去塑料將是什么樣子。 即便是非塑料制品,也離不開石油的影子。比如墻體、家具表面的油漆涂料要用到石油;清潔用品,如洗面奶、洗發水、洗滌劑等也是石油的衍生品。石油甚至也是制作化妝品的原料,目前市場上90%以上的潔面乳和化妝品都含有礦物油,以及凡士林、石蠟、香精等等,這些都來源于石油。快拿起你的精華水、面霜、口紅,看看都有什么成分?

     

    人的一生要“行”掉3838千克石油

     

    我們出行之所以能愈加快捷,日行千里,石油扮演了極為重要的角色,人的一生大概在“行”上要花掉3838千克石油。除了車輛行駛所“吃”掉的汽油、柴油,飛機“吃”掉的航空煤油之外,鋪設道路的瀝青也來自石油,瀝青是原油煉制汽油、柴油和煤油等產品后的殘渣。同時,要想機械運行順暢,就需要潤滑油或潤滑脂對機械進行保養防護,減少機械磨損,否則他們離成為廢銅爛鐵也就不遠了,而潤滑油或者潤滑脂同樣是石油產品。輪胎需要合成橡膠,所需要的大量原料,如:乙烯、丙烯、丁烯和芳香烴,也都主要來自石油化工。從石油中獲得生產合成橡膠的單體,通過聚合,形成具有高彈性的大分子固體。合成橡膠輪胎絕緣性好、氣密性好、耐油、耐高溫,耐低溫,被廣泛使用。

    石油有如此這般重要的地位,被稱為“工業的血液”,名副其實。而我們所熟悉的給發動機提供燃料,實在是石油最初級的應用,以至于特斯拉CEO埃隆·馬斯克曾說:“石油這么寶貴,你們竟然拿來燒”。 隨著乙醇汽油走上歷史舞臺,我們似乎可以看到,石油所肩負的燃料的重擔正逐漸被分擔。相信經過科學家們的努力,石油這一燃料角色,終將光榮的成為歷史;而它作為“工業的血液”這一特殊崇高的地位,將繼續延續……

     

    參考資料:

    [1]程麗華, 吳金林. 石油產品基礎知識[J]. 2006.

    [2]王森,宋歌,李迎鋒.石油產品對環境的污染[J].河南科技,2014(16):182.  

    [3]吳巧生. 中國可持續發展油氣資源安全系統研究[D].中國地質大學,2004.

    [4]王萌萌,宋庚,劉杉.關于石油化工工藝的研究[J].化工管理,2019(23):191-192.  

    [5]王劍輝.石油化學工業包括哪些范疇?[J].石油知識,2019(04):41.  

    [6]畢治功,張謙,陳云峰,王涵.聚氯乙烯應用及市場分析[J].彈性體,2018,28(05):78-82.  

    [7] 董艷杰,張慧波,陳碧芬.聚苯乙烯及其改性材料的力學性能研究進展[J].塑料工業,2018,46(09):14-17.

    [8] 王海貞,李信波.論進出口天然橡膠、合成橡膠與復合橡膠[J].中國石油和化工標準與質量,2019,39(03):162-163.

    作者:雪楊(中科院大連化學物理研究所)

    出品:科普中國監制:中國科學院計算機網絡信息中心

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