【導(dǎo)讀】在干潔的大氣中，痕量氣體的組成是微不足道的。當(dāng)大氣中污染物質(zhì)的濃度達(dá)到有害程度，以。成危害的現(xiàn)象叫做大氣污染。造成大氣污染的原因，既有自。汽車尾氣和核爆炸等。隨著人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和生產(chǎn)的迅速發(fā)。密的城市和工業(yè)區(qū)域。所謂干潔空氣是指在自然狀態(tài)下的大。氣除去水氣和雜質(zhì)的空氣，塵和酸霧、氣溶膠等)。它們的主要來源是燃料的燃燒和工業(yè)

　　

【正文】 足會(huì)影響心血管系統(tǒng)的正常功能；另一方面 ,過量的一氧化氮又會(huì)導(dǎo)致心臟損傷。一氧化氮是一種協(xié)調(diào)與控制人體許多生理機(jī)能的生化物質(zhì)，它幾乎參與了人體所有的生化反應(yīng)。迪克大學(xué)的醫(yī)學(xué)教授 Jonathan S. Stamler 說 ―一氧化氮在人體內(nèi)無所不在，無事不能，重要的細(xì)胞反應(yīng)和生化 反應(yīng)幾乎都必須在一氧化氮的參與下才能發(fā)生 ‖。它參與控制血液循環(huán)，增強(qiáng)免疫力，調(diào)節(jié)腦部活動(dòng)及肺、心、肝、腎、胃、腸及其它內(nèi)臟活動(dòng)。一氧化氮的發(fā)現(xiàn)榮獲 1998 諾貝爾生理 /醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)，隨后 199 2020年的諾貝爾醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)也它有關(guān)。一氧化氮成為人類打開生命科 41 學(xué)大門的一把金鑰匙。以下是一氧化氮在人體內(nèi)各種生理功能的概述。 ，增加局部血流量。除能近控制一般的高血壓外，還能控制妊娠高血壓。 2. 調(diào)節(jié)心肌供血量，增加心肌營養(yǎng)，預(yù)防心絞痛。 3. 增加陰莖供血量，有助于提高健康的性功能。 4. 抑制血小板聚集和解聚已聚集的血小板，有對(duì)抗血栓形成的作用。 5. 舒張肺血管、松馳支氣管平滑肌。 6. 中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，充當(dāng) ―信息分子的作用 ‖，參與包括學(xué)習(xí)、記憶在內(nèi)的多種生理過程。使神經(jīng)細(xì)胞之間進(jìn)行有效的溝通和交流，增強(qiáng)記憶力，改善大腦功能。 7. 幫助胰臟調(diào)節(jié)胰島素的分泌，預(yù)防和控制糖尿病。 8. 一氧化氮具有很強(qiáng)的抗炎作用，對(duì)于各種炎癥與疼痛有緩解作用。 ——垂體系統(tǒng)，調(diào)節(jié)內(nèi)分泌，減輕壓力并緩解低落情緒，改善睡眠。 10. 在外周神經(jīng)系統(tǒng)中，調(diào)控腸、胃等器官功能，有助于促進(jìn)正常的消化 過程，幫助營養(yǎng)物質(zhì)的吸收以及協(xié)助排除體內(nèi)有毒物質(zhì)。 11. 增強(qiáng)人體的免疫功能，是對(duì)付細(xì)菌、病毒、腫瘤細(xì)胞等病原體的有效武 器，可以阻止癌細(xì)胞的繁殖，對(duì)多種類型的腫瘤具有殺滅作用 . 與一氧化氮相關(guān)的藥物，其潛在的價(jià)值是巨大的。現(xiàn)在許多國際上有名的藥物生產(chǎn)廠家，競相在這一研究領(lǐng)域，投入大量的人力物力，以期在激烈的競爭中，占領(lǐng)有利的位置。正是因?yàn)橐谎趸拿庖哒{(diào)節(jié)、神經(jīng)傳遞、血壓生理調(diào)控和血小板凝聚的抑制等生理功能。在許多組織中，盡管其真正的釋放量目前尚難于檢測，但已確知會(huì)釋放出不同濃度的一 42 氧比氮，且濃度的變化 與機(jī)體的生理機(jī)能緊密相關(guān)。許多疾病，包括基因突變（癌變，動(dòng)脈硬化等）和生物機(jī)體中毒等，可能是一氧化氮的釋放或調(diào)節(jié)的不正常引起的。進(jìn)一步的研究還發(fā)明，一些藥物可以通過新陳代謝來調(diào)節(jié)一氧化氮的生理機(jī)能，使其變成有益的分子，清除機(jī)體內(nèi)有害的代謝物，鑒于一氧化氮的神奇生理調(diào)節(jié)作用，一旦其神秘的調(diào)節(jié)機(jī)理被科學(xué)家們所揭開，人們就可以開發(fā)與一氧化氮相關(guān)的藥物，來治療許多人類至今無法攻克的頑癥，例如高血壓、偏頭痛、動(dòng)脈硬化，甚至癌癥。中瑞科學(xué)家指出吸入一氧化氮可明顯改善非典癥狀 .非典雖然早已過去，但是科學(xué)家研究的腳步并未停 歇。在科技部、教育部、衛(wèi)生部等部門的支持下，中國和瑞典的科學(xué)家共同發(fā)現(xiàn)了治療 ―非典 ‖的新方法：一氧化氮吸入治療可快速改善重癥非典患者的缺氧狀況，緩解病情。病毒學(xué)研究同時(shí)證實(shí)，一氧化氮對(duì)非典病毒有直接抑制作用。這兩項(xiàng)研究結(jié)果，最近分別發(fā)表在國際核心期刊《臨床傳染病》和《國際傳染病》上。 去年四、五月間，突如其來的非典疫情牽動(dòng)著海內(nèi)外華人和國際友人的心?？哲娍傖t(yī)院客座教授、瑞典烏普薩拉大學(xué)友讓教授和陳魯妮博士，以及國內(nèi)著名學(xué)者朱元玨、王晨、高和、劉鵬等教授組成聯(lián)合攻關(guān)小組，就科技部課題 ―一氧化氮在治療ＳＡＲＳ及 重癥肺炎中的應(yīng)用 ‖進(jìn)行臨床救治性研究。課題組通過一氧化氮吸入療法對(duì)７例重癥非典患者進(jìn)行臨床救治性研究，并和８例常規(guī)治療的重癥患者進(jìn)行對(duì)照。中瑞科學(xué)家在世界上首次證實(shí)，一氧化氮吸入療法不僅能改 43 善普通呼吸窘迫綜合征患者的嚴(yán)重缺氧問題，而且能夠有效治療非典導(dǎo)致的呼吸窘迫綜合征：通過快速改善患者的低氧血癥和部分肺部感染癥狀，使病情得到緩解，為治療和恢復(fù)贏得了時(shí)間。進(jìn)一步的病毒學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，一氧化氮對(duì)非典病毒抑制作用明顯：在一氧化氮的保護(hù)下，非典病毒感染的細(xì)胞的死亡率從無保護(hù)狀態(tài)下的９０％降到１０％。在不久前舉辦的第１ ００屆美國胸科年會(huì)發(fā)布會(huì)上，中瑞科學(xué)家應(yīng)主辦方之邀向全世界公布了這兩項(xiàng)研究結(jié)果，引起強(qiáng)烈反響。―目前，一氧化氮吸入治療需要專用設(shè)備，且一次只能治一個(gè)病人，價(jià)格昂貴。 ‖曾深入非典病房的陳魯妮說，課題組正嘗試通過 ―霧化 ‖粉末狀的一氧化氮治療呼吸衰竭患者。 那么如何來測定一氧化氮的含量呢 ,有如下方法 :在生命體系中，細(xì)胞釋放的一氧化氮量是很少的，平均每個(gè)細(xì)胞僅釋放 1～ 200attomol(1attomol=1018mol)．如何現(xiàn)場定性和定量檢測一氧化氮，向化學(xué)家們提出了艱巨而開拓性的任務(wù)，首先， Wennmalm 等報(bào)導(dǎo)了把一氧化氮和牛血清白蛋白共價(jià)結(jié)合，然后用色譜柱分離，間接測量了一氧化氮的濃度。另外，化學(xué)熒光法、質(zhì)譜、紫外－可見分光法等測量一氧化氮的報(bào)導(dǎo)也相繼出現(xiàn)，然而，最引人注目的是采用電化學(xué)方法測量一氧化氮的報(bào)導(dǎo)，特別是卟啉修飾和 1， 2 苯二胺修飾碳纖維微電極，就是該方法成功的兩個(gè)例子。電化學(xué)方法測量一氧化氮具有許多優(yōu)點(diǎn)，首先，使用的碳纖維電極直徑小至２～６ｕｍ，可以對(duì)單細(xì)胞進(jìn)行測量；其次，該方法有極高的靈敏度和強(qiáng)抗干擾能力，其檢測下限可達(dá)到 44 nM(1nM=109mol/L)，足于檢測單細(xì)胞釋放的一氧化氮；再次 ，該方法響應(yīng)時(shí)間低于１０毫秒，可以對(duì)細(xì)胞釋放的一氧化氮進(jìn)入連續(xù)、現(xiàn)場的退蹤，且在測量中不會(huì)破壞細(xì)胞，這種方法已廣泛的應(yīng)用于組織和細(xì)胞中一氧化氮的研究，有力地推動(dòng)了這一領(lǐng)域的研究進(jìn)展。 參考文獻(xiàn) : [1] 化學(xué)明星 一氧化氮 [2] 保健品的革命性產(chǎn)品 [3] 李斌 中瑞科學(xué)家：吸入一氧化氮可明顯改善非典癥狀 新華網(wǎng) 45 關(guān)于氫能源 氫能作為一種無污染的二次能源，由于具有資源豐富，氫燃燒熱值大且燃燒產(chǎn)物是水，不會(huì)產(chǎn)生大量的烴、 CO、CO SO2 和有機(jī)酸，造成環(huán)境污染等種種突出的優(yōu)勢(shì)，因此科學(xué)家們預(yù)測氫 能將在未來的能源體系中占有一席之地，它與電力將成為 21 世紀(jì)能源體系的兩大支柱。但是，氫能要成為新能源結(jié)構(gòu)的支柱，還需要在氫氣的制取、氫氣的儲(chǔ)存與運(yùn)輸以及氫能的利用方面繼續(xù)開展研究。開發(fā)制氫新技術(shù)，將主要考慮以水為原料，達(dá)到水分解制氫，氫燃燒生成水的循環(huán)過程。由于氫大量存在于水中，因此利用水制氫一旦技術(shù)成熟，這到實(shí)用化后，以氫為能源結(jié)構(gòu)主要支柱便成為可能。敘述了制氫新技術(shù)的研發(fā)，例如電解水制氫、高溫水熱裂解法制氫、熱化學(xué)循環(huán)制氫、太陽能光解水制氫、生物質(zhì)能制氫以及廢棄物制氫。氫的儲(chǔ)存和運(yùn)輸主要有高壓氣體儲(chǔ)存和 運(yùn)輸、低溫液體儲(chǔ)存和運(yùn)輸以及金屬儲(chǔ)氫材料儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)?。氫的?yīng)用有：在工業(yè)上的應(yīng)用，在民生上的應(yīng)用，在交通運(yùn)輸上的應(yīng)用，在航空航天上的應(yīng)用，燃料電池發(fā)電和儲(chǔ)能建立太陽能 氫能系統(tǒng)等 隨著化石燃料消耗量的逐漸增大及其儲(chǔ)存量的逐漸枯竭，以及對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視，以石油、煤炭、天然氣為代表的一次能源最終將被太陽能、風(fēng)能、海洋能、生物質(zhì)能 46 等清潔可再生能源所取代。氫能作為一種無污染的二次能源，由于具有資源豐富，氫燃燒熱值大且燃燒產(chǎn)物是水，不會(huì)產(chǎn)生大量的烴、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物（ NOx）和有機(jī)酸，造成環(huán) 境污染等種種突出的優(yōu)勢(shì)，因此科學(xué)家們預(yù)測氫能將在未來的能源體系中占有一席之地，它與電力將成為 21 世紀(jì)能源體系的兩大支柱。但是氫能要成為新能源結(jié)構(gòu)的支柱，還需在氫氣的制取、儲(chǔ)存與運(yùn)輸以及氫能的利用方面繼續(xù)開展研究。 目前世界上氫氣大部分以石油、天然氣和煤為原料制取，小部分來自電解水等。 開發(fā)制氫新技術(shù)，將主要考慮以水為原料，達(dá)到水分解制氫，氫燃燒生成水的循環(huán)過程。由于氫大量存在于水中，因此利用水制氫一旦技術(shù)成熟，以氫為能源結(jié)構(gòu)主要支柱便成能。原則上要求制氫技術(shù)滿足大型化、高效率、低 成本，使氫氣得到應(yīng)用。 [電解水制氫 ] 電解水制氫，關(guān)鍵是耗能問題。以電能換氫能，成本很高。但是，通過太陽光發(fā)電或熱發(fā)電以及海洋能、生物質(zhì)能、地?zé)崮?、非尖峰?fù)荷的原子能電站產(chǎn)生的電能來制氫，可以降低氫的成本。同時(shí)，也需要開發(fā)低電耗、高效率的電解水制氫新技術(shù)。日本開發(fā)了高溫加壓法，將電解水的效率提高到 75%；美國建成一種 SPE 工業(yè)裝置，能量效率達(dá) 90%；我國研制了雙反應(yīng)器制氫工藝。先進(jìn)的 PEM電解工藝，是一種可逆的電／氫轉(zhuǎn)換裝置，是燃料電池和產(chǎn)氫的電解槽的統(tǒng)一，總轉(zhuǎn)換效率可達(dá) 95%。 47 [高溫水熱裂法制氫 ] 將 水蒸汽加熱 300K 以上，使水分子熱裂，直接分解成氫氣和氧氣。 [熱化學(xué)循環(huán)制氫 ] 目前已研究出 100多種分步熱化學(xué)循環(huán)流程制氫工藝。利用太陽能或高溫氣冷堆原子能電站的熱能，使反應(yīng)不斷循環(huán)進(jìn)行，達(dá)到連續(xù)制氫的目的。 [太陽能光解水制氫 ] 利用半導(dǎo)體電極的光電化學(xué)效應(yīng)制成太陽能光電化學(xué)電池，以水為原料，在太陽光照射下制取氫。雖然太陽能光解水制氫在實(shí)驗(yàn)室己取得突破性進(jìn)展，但仍有電極材料、電池結(jié)構(gòu)、電催化、光化學(xué)反應(yīng)及光腐蝕穩(wěn)定性等一系列技術(shù)和理論上的難題需要解決，才能達(dá)到實(shí)用化。 [生物質(zhì)能制氫 ] 利用植物的光合 作用分解水制氫或產(chǎn)氫細(xì)菌在太陽光照射下制氫。這些方法仍屬實(shí)驗(yàn)室探索階段。 氫的儲(chǔ)存和運(yùn)輸是氫能開發(fā)利用中極為重要的技術(shù)，因此氫氣的儲(chǔ)存和輸送技術(shù)的研究十分重要。氫氣常用高壓氣體儲(chǔ)存、低溫液氫儲(chǔ)存及現(xiàn)在正在開發(fā)的金屬儲(chǔ)氫材料的固體儲(chǔ)存。輸送方式除一般的交通工具以外，還有管道運(yùn)輸方式。 [高壓氣體儲(chǔ)存和運(yùn)輸 ] 大量用作化工原料的氫氣是將氫氣壓縮到 1520MPa，用高壓容器儲(chǔ)存。氫氣大量長期儲(chǔ)存還可以利用山洞、廢礦洞、巖洞、地下洞做儲(chǔ)氫庫。用車、船運(yùn)輸。然而，氫氣的重量只占容器重量 的 1%2%，且處于 48 高壓下，因此在經(jīng)濟(jì)上和安全上都不可取。歐美采用管道遠(yuǎn)距離輸送氫氣。美國休斯敦的空分公司通過 υ100300mm 管道，把純度 %H2，輸送近 100km，以 的壓力供工廠使用。用管道運(yùn)輸?shù)膬?yōu)越性在于：可以把現(xiàn)有的天然氣和城市煤氣管道輸送系統(tǒng)改造為氫氣輸送系統(tǒng)。 [低溫液體儲(chǔ)存和運(yùn)輸 ] 在 ℃ 的深冷狀態(tài)下將氫氣液化，氫體積大大縮小，用杜瓦瓶或真空絕熱容器儲(chǔ)存，用液氫罐車或槽車運(yùn)送。液氫儲(chǔ)罐或儲(chǔ)槽的重量約為高壓鋼瓶重量的 1/61/10，相對(duì)來說容器重量減輕。液 氫同樣可以用真空絕熱管道輸送。但液化氫氣的能耗較大，對(duì)真空絕熱的要求比較高，存在氫氣蒸發(fā)損耗。 [金屬儲(chǔ)氫材料儲(chǔ)存和運(yùn)輸 ] 由于高壓氣儲(chǔ)運(yùn)及液態(tài)氫儲(chǔ)運(yùn)方式存在著不安全、能耗高、儲(chǔ)量小、經(jīng)濟(jì)性差等重大缺陷，最有前景、安全經(jīng)濟(jì)的氫氣儲(chǔ)運(yùn)方式是用金屬氫化物儲(chǔ)氫材料。 儲(chǔ)氫合金主要有三大系列：以 LaNi5 為代表的稀土系儲(chǔ)氫合金系列；以 TiFe 為代表的鈦系儲(chǔ)氫合金；以Mg2Ni 為代表的鎂系儲(chǔ)氫材料。 [在工業(yè)上的用途 ] 用作化工原料，生產(chǎn)化肥、染料、塑料、甲醇及油類和脂肪的氫化等。 [在民生上的用 途 ] 氫可取代天然氣及煤氣為居民生活取暖、烹煮、加熱水等提供能源。 49 [在交通運(yùn)輸方面的用途 ] 氫可做合成燃料替代石油，用于汽車、飛機(jī)、船舶上。氫的燃燒熱值為 142kJ/gH2，石油為 48kJ/g。燃燒產(chǎn)物是水，對(duì)環(huán)境污染低，主要問題仍在于降低制氫的成本，解決氫的儲(chǔ)運(yùn)等。 [在航空航天上的用途 ] 氫目前最重要的用途之一是作為航空航天工業(yè)用燃料，通過液氫、液氧燃燒產(chǎn)生的巨大推力將火箭等送上太空。 [燃料電池發(fā)電和儲(chǔ)能 ] 燃料電池通過氫氣與氧氣或空氣的化學(xué)反應(yīng)得到直流電，其發(fā)展按電解質(zhì)的不同可分為：堿性（ AFC）、磷酸型（ PAFC）、熔融碳酸鹽（ MCFC）、固體氧化物（ SOFC）、固體聚合物（ SPEFC）、質(zhì)子交換膜（ PEMFC）等。用燃料電池發(fā)電，能量密度大、發(fā)電效率高，PEMFC 的效率可達(dá) 70%以上。只要能降低重量和成本，用燃料電池取代內(nèi)燃機(jī)，便可大大提高燃料能源效率、減少污染。另外，還可將太陽能等可再生能源轉(zhuǎn)換成化學(xué)能儲(chǔ)存，然后通過燃料電池再轉(zhuǎn)換成電能。因此，氫燃料電池是未來電動(dòng)汽車、電動(dòng)船舶的理想電源，己用于航天飛船做電源。 [太陽能 氫能系統(tǒng) ] 所謂太陽能 氫能系統(tǒng)，即是太陽能 電能 氫能 電能的轉(zhuǎn) 換過程。把氫作為季節(jié)性儲(chǔ)能介質(zhì)，夏季陽光充足時(shí)，光發(fā)電送入電解裝置供電解水制氫并儲(chǔ)存氫氣，將太陽能轉(zhuǎn)換成氫的化學(xué)能；冬季通過燃料電池將氫轉(zhuǎn)換成電能。其技術(shù)要點(diǎn)在于開發(fā)利用太陽能的光伏陣列與電解裝置的最佳配合，即電解裝置的電壓和電流匹配到光伏陣列的最大功率處，使產(chǎn)氫量達(dá)到最高。 50 氫能源前景廣泛，值得更多的人去研究。 51 半導(dǎo)體材料 —— 硅材料及砷化鎵材料 通常把導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性差或不好的材料，金剛石、人工晶體、琥珀、陶瓷等等，稱為絕緣體。而把導(dǎo)電、導(dǎo)熱都比較好的金屬如金、銀、銅、鐵、錫、鋁等稱為導(dǎo)體。半導(dǎo)體是指導(dǎo)電 能力介于金屬和絕緣體之間的固體材料。導(dǎo)體、絕緣體的電阻率值隨溫度的影響而變化很小，但溫度變化時(shí)，半導(dǎo)體的電阻率變化卻很激烈。按內(nèi)部電子結(jié)構(gòu)區(qū)分，半導(dǎo)體與絕緣體相似，它們所含的價(jià)電子數(shù)恰好能填滿價(jià)帶，并由禁帶和上面的導(dǎo)帶隔開。半導(dǎo)體與絕緣體的區(qū)別是禁帶較窄，在 2～ 3 電子伏以下。