地球上慢慢消失的化学元素

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现代化学的元素周期律是年俄国科学家门捷列夫(DmitriMendeleev)首先创造的,他将当时已知的63种元素依相对原子量大小并以表的形式排列,把有相似化学性质的元素放在同一列,制成元素周期表的雏形。经过多年修订后才成为当代的周期表。

俄国科学家门捷列夫

年是门捷列夫发现周期表的周年,联合国教科文组织将年定为“国际化学元素周期表年”,以表彰化学元素周期表的重要性。按照年最新版的元素周期表,目前已知有种元素存在,其中90种自然存在,另28种由人工合成。

元素周期表

扭曲的元素周期表

由于人们过度使用,部分元素可能在未来的年内从地球上消失。

扭曲的元素周期表

上面这张形状“扭曲”的元素周期表由总部设在布鲁塞尔的欧洲化学学会制作,尝试通过每种元素在周期表上所占面积等方式,展示出90种自然存在元素的稀缺程度。

上面这张扭曲的元素周期表上,用红棕色标记的元素表示对这些元素的消耗将极大地降低它们在未来年或更短的时间内的可利用性。

一百年内面临严重枯竭威胁的元素有:氦(He)、锶(Sr)、银(Ag)、钇(Y)、锌(Zn)、镓(Ga)、锗(Ge)、砷(As)、碲(Te)、铟(In)、铪(Hf)和钽(Ta)。

氦被用来冷却核磁共振扫描仪中的磁铁,也被用以稀释深海潜水所需的氧气;核反应堆中重要的控制棒使用铪;锶盐被添加到烟花里,绽放出鲜艳的红色;钇是照相机镜头的组成成分,它使得镜头抗冲击并耐热,除此之外它还被用于激光和合金里;镓被用来制作高质量的镜子、发光二极管和太阳能电池。

扭曲的元素周期表上标以橙色和黄色的元素表示对这些元素的增量使用将会出现可预见的问题。

绿色区域意味着这些元素有足够的来源,比如氧(O)、氢(H)、铝(Al)、钙(Ca)等元素。

锡(Sn)、钽(Ta)、钨(W)和金(Au)这四种元素被涂成黑色,目的是提醒生产商必须仔细追踪这些矿产的来源,以确保不会有人死于因争夺矿产而导致的冲突中。

氦将面临枯竭

从表中可以看出,被标示为红棕色的元素代表此元素“年内面临严重的枯竭威胁”。这其中除了镓、砷等元素外,还包括氦。

氦(Helium),最不活泼的元素,为稀有气体的一种。氦在通常情况下为无色、无味的气体,是唯一不能在标准大气压下固化的物质。氦是宇宙中仅次于氢的第二丰富的元素,但由于地球磁场作用,氦在月球上储量多,而地球上储量却极少,以致成为“稀有气体”。(原因请看往期文章月球上令人疯狂的资源,氦-3)

由于地磁作用,氦在地球上储量极少

氦主要是作为保护气体、气冷式核反应堆的工作流体和超低温冷冻剂。由于氦的密度比空气小且性质稳定,并且之前人们并没意识到氦气在地球上的稀缺性,氦还被用作浮升气体。例如游乐园里会有氦气球,氦气球放飞后,氦气球中的气体会直接释放到大气中。如果氦进入大气层,它会直接飞到大气层的边缘,永远消失在外太空中。

据美国地质调查局年调查报告,全球氦气储量主要分布在美国、卡塔尔、阿尔及利亚、俄罗斯4国。4国资源量总和占全球总量的88%。尽管氦是自然界中含量仅次于氢的元素,但在地球上却存量很少,仍与稀土一样面临供应紧张的危险。如果人类不尽快采取措施,地球上的氦就只够用10余年左右。

手机的普及加速这些元素消失

每部智能手机中大约含有30种元素。其中供应充足的有:氢、碳、铝、硅、氧、钾、溴、镧、镨、铕、钆、铽。对于这些元素,我们暂时不必担心。未来有供应风险的有:锂、镁、磷、镍、铜、钕、锡、锑、钨、金、铅。因使用量增加,有枯竭风险的有两种:钴、镝。

年内面临严重枯竭威胁的元素有:镓、砷、钇、银、铟。以铟元素为例,它广泛用于制造手机和平板电脑的触摸显示屏,但其在地壳中的分布少而分散,预计未来供求矛盾会逐渐显现。

据调查显示,我国每年被淘汰替换的旧手机数量就多达近2亿部。欧盟每个月有大约0万部智能手机被丢弃或更换。而据联合国环境规划署的预计,目前手机中铟元素的回收率还不到1%。

所以加快回收废旧手机等电子产品产业已经迫在眉睫,如果我们继续每隔1-2年就丢弃旧设备,而没有在意废弃手机所含元素价值,那么生成手机所需要的镓、砷、钇、银、铟等元素可能会加速枯竭。如果不加重视废旧手机元素回收产业,那么按现在的速度继续下去,就拿铟来说,它可能只够人类再用20年。




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