马英仁

系列科普之（十七）　　　　　　　

上世纪八十年代，某研究单位有一项特种玻璃的科研成果，取得了突破性的进展，其性能指标可与国外玻璃相媲美，从上到下皆大欢喜。他们组织了一支调研队伍，到外地去考察和推广，拟将此项科研成果转化为生产力。那时正值科研单位转制时期，即原单位的科研经费本来有上级主管部门提供，例如某研究所转制前每年得到数百万元拨款是不成问题的，然而现在科研体制改革，每年要削减科研经费20%，五年内减毕，这样，广大科研人员由“吃大锅饭”要转变为“自食其力”的劳动者。简言之，从今以后，要“自己养活自己”，因而掀起一股推广科研成果之风，这些科研人员正就是抱着这样的想法往全国各地联系洽谈和合作事宜的。当他们到达四川某地，准备热情地介绍该特种玻璃的成果时，不料对方“先发制人”，来了个“下马威”，他们说：“现在大家都很注意环保，我们要为子孙后代着想，不知道你们的玻璃配方中有没有像镉一类的有毒物质？如果有，性能再好，也是枉然，我们不欢迎”----，在场的科研人员听了哑口无言，目瞪口呆，大家面面相觑┄ ┄，一句话击中要害，因为我们的玻璃的特性在很大程度上依赖于镉之类的物质，没有它，该玻璃的特性就黯然失色，因而会议无法进行下去。虽然不能说是:“不欢而散”，但也是够狼狈的。说明时代在进步，人们的环保意识在提高，思想觉悟早已更上一层楼，因而推广该项科研成果遭到冷遇也就不足为奇！

镉是周期表第Ⅱ类副族元素，呈灰色，是有光泽的软质金属，熔点320.9℃、比重8.64，在空气中会迅速失去光泽，并复上一层氧化物薄膜，可防止进一步氧化。它不溶于水，溶于硝酸和硝酸铵，在稀硫酸和稀盐酸中溶解很慢。用于制镉盐、镉蒸汽灯、镶牙合金、镉汞齐、标准电池等，并用作原子反应堆中的中子吸收棒。在自然界中主要存在于硫镉矿，往往有少量存在于锌矿中，所以金属镉也可说是锌矿冶炼时的副产品。

镉的氧化物（氧化镉）常被引入玻璃组成中。在碱土金属氧化物中，氧化镉的折射率和色散是较高的（仅次于氧化铅），膨胀系数比铍、镁、锌的氧化物高，但较钙、锶、钡、铅的氧化物为低，而对中子的俘获截面是最高的。对玻璃的加速熔融作用比氧化锌大。在玻璃组成中，加入量超过10%时，成为助熔剂。氧化镉和硫或和硫硒同时加入玻璃中，在严格控制气氛下，能形成硫化镉、硒化镉而成为美丽的红黄着色剂。氧化镉用于光学玻璃、颜色玻璃、吸收中子玻璃及反应堆控制棒等。

常用镉化物的原料有硫化镉和碳酸镉。前者是制造镉黄、硒红玻璃的着色剂之一，用量约为0.8~1.8%，若超过2%，玻璃将发生乳浊。硫化镉的纯度要求大于95%，否则含硫量过多，也将使玻璃乳浊。后者系白色粉末，是玻璃工业中引入氧化镉的重要原料，也是制造镉黄玻璃、硒红玻璃的着色剂之一。当硫化镉原料中镉含量不足时，常引入部分碳酸镉补充，有利于着色的稳定。

如果用硫化镉和硒为着色剂，在玻璃体中生成胶态的硒化镉和硫化镉的固溶体而显色。玻璃组成中随硒化镉与硫化镉的比值的增大，光波吸收限向长波方向移动，因而可取得由黄到深红一系列的颜色。硒红玻璃和镉黄玻璃就属于这一系列的品种。在硒硫化镉的玻璃组成中，必须引入氧化锌，其作用是在玻璃中形成高温稳定的硫化锌和硒化锌，而减弱硫和硒的氧化和挥发。诚然，玻璃不可在强氧化条件下熔制。成型的制品常随冷却速率不同而呈现不同的色泽，通过热处理，可以得到一致的颜色。这类玻璃属于胶体着色，但颜色的变化主要取决于硒化镉和硫化镉的比例。大多用于制造信号灯玻璃、滤光玻璃、器皿玻璃及艺术玻璃等。

镉是金属类工业毒物中最有致命毒力的一种物质，短时间内吸入一定量的镉烟雾或粉尘，往往会造成猝死事故。我国镉之污染相当严峻，每年由工业废弃物排放到环境的镉总量约680余吨，加之对废电池的回收不力，增加了镉对环境的污染。另外，工业含镉污水的排放，造成镉在水源、土壤中蓄积，使稻米等农作物也遭到污染，并通过食物链进入人体。镉在人体内的半衰期可长达10至30年。一旦进入体内，就会长期蓄积，甚至伴随人的整个生命期。换言之，相当于在人体内建造一个“镉库”，它不断释放并产生持续毒性作用和累积效应，造成人体肾、骨骼损害，对生殖、免疫系统有毒副作用，并导致癌症的发生。美国毒物与疾病管理委员会一直将镉列为第七位危害人体健康的有毒物质。

2009年，我国湖南浏阳的一家化工厂发生严重的镉污染事件。该厂2004年投产，设计的是生产硫酸锌粉末和颗粒，但未经审核，私自上马一条金属铟的生产线。镉是生产硫酸锌的副产品，它往往与锌伴生，在利用次氧化锌与硫酸进行反应生产锌的过程中，不可避免地置换出镉。

在炼铟过程中也大量产生镉，由于化工厂环保设施不完全，有效保护措施不足，镉被直接排入水体和土地，导致土地大面积污染。此污染事件源于5名村民的死亡（检测镉超标），在出具近3000人的有效检测中，尿镉超标者509人。镉污染在重金属污染中排名第二（仅次于铅）。已查明，该厂大面积的镉污染源于稀有贵金属铟的提炼，这种贵金属虽然价格高昂，但是对环境的破坏性却很大，村民种植的水稻和蔬菜变成了黄绿色，喂养的猪和鸭因吃了受镉污染的农作物，不断生病，造成极为严重的后果。