合成化學(xué)與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)

1、.合成化學(xué)與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)合成化學(xué)為人類的生存發(fā)揮了不可替代的作用。19世紀(jì)以前，農(nóng)業(yè)上所需氮肥的來源主要是有機(jī)物的副產(chǎn)品，如糞類、種子餅及綠肥等，這顯然不能滿足當(dāng)時農(nóng)業(yè)的需求。由于大氣中4/5都是氮?dú)猓虼巳绾螌⒋髿庵袠O其穩(wěn)定的氮?dú)廪D(zhuǎn)化成可以被植物利用的物質(zhì)形式即所謂的“固氮，一直是科學(xué)家關(guān)注的重大課題。利用氮、氫為原料合成氨的工業(yè)化消費(fèi)曾是一個挑戰(zhàn)性課題，從第一次實(shí)驗(yàn)室研制到工業(yè)化投產(chǎn)，經(jīng)歷了150多年的時間。1909年哈勃FHaber在600、200個大氣壓下，用金屬鋨作催化劑，以6%的收率成功地在實(shí)驗(yàn)室中獲得合成氨，開啟了合成氨的新紀(jì)元。后來博施CBosch進(jìn)一步改進(jìn)了這一技術(shù)以鐵為催化劑，

2、成為著名的“哈伯-博施法合成氨過程。合成氨的原料來自空氣、煤和水，是最經(jīng)濟(jì)的人工固氮方法。今天，合成氨已經(jīng)成為最為重要的化工產(chǎn)品之一，世界上每年合成氨產(chǎn)量超過2億噸，以合成氨為原料的尿素產(chǎn)量到達(dá)15億噸，在國民經(jīng)濟(jì)和社會開展中占有重要地位。合成氨的工業(yè)技術(shù)完畢了人類完全依靠天然氮肥的歷史，農(nóng)業(yè)上使用的其它氮肥，例如硝酸銨、磷酸銨、氯化銨以及各種含氮復(fù)合肥，都是以合成氨為原料，大大促進(jìn)了農(nóng)業(yè)的開展。由于這項革命性的合成技術(shù)，哈勃和博施分別獲得1918年和1931年度諾貝爾化學(xué)獎。合成氨技術(shù)作為20世紀(jì)最重要的創(chuàng)造，顯然是當(dāng)之無愧的。合成氨和合成尿素的開展為農(nóng)作物的生長提供了充足的養(yǎng)料，而合成化學(xué)

3、對農(nóng)業(yè)的奉獻(xiàn)遠(yuǎn)不止于此。大量事實(shí)說明，合成材料如農(nóng)用薄膜、滴灌管材、合成農(nóng)藥等同樣為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)做出了宏大奉獻(xiàn)。假如不施用農(nóng)藥，世界糧食產(chǎn)量將因受病、蟲、草害的影響而損失1/3。舉例來說，在美國，假如不使用農(nóng)藥，農(nóng)作物和畜產(chǎn)品將減產(chǎn)30%，而農(nóng)產(chǎn)品的價格將增長50%70%；由于美國是最大的糧食出口國，這個幅度的下降，會造成世界性的饑荒。不止如此，假如要彌補(bǔ)單產(chǎn)下降引起的糧食供給就必須開墾大量的土地，這必然會造成自然環(huán)境的破壞，更多的天然雨林或者森林植被要被用來進(jìn)展農(nóng)業(yè)消費(fèi)。假如不用除草劑，人工除草不僅會大大增加農(nóng)產(chǎn)品的消費(fèi)本錢，土壤流失的風(fēng)險也將急劇增加；假如不用殺菌劑，不僅花生的產(chǎn)量將下降60%

4、多，由病菌產(chǎn)生的天然毒素毒性可能強(qiáng)于某些農(nóng)藥的量也可能會急劇增加，對人類的安康產(chǎn)生威脅；隨著世界越來越開放，外來生物的入侵愈演愈烈，假如一個外來生物入侵，不用化學(xué)農(nóng)藥應(yīng)急處理，而使用生物方法那么很難在短期內(nèi)實(shí)現(xiàn)完全控制。除了依靠改進(jìn)品種、進(jìn)步栽培技術(shù)、應(yīng)用轉(zhuǎn)基因技術(shù)以及使用農(nóng)機(jī)、化肥等措施以外，使用農(nóng)藥這一不可或缺的消費(fèi)資料來防治病蟲草害對農(nóng)作物的肆虐，是進(jìn)步農(nóng)作物單產(chǎn)的一個非常重要的手段。我國糧食作物由于使用化學(xué)農(nóng)藥，每年挽回的糧食損失達(dá)5800萬噸。對于我國這樣一個人口眾多、耕地緊張的大國，農(nóng)藥在緩解人口與糧食的矛盾中發(fā)揮了極其重要的作用。但不可否認(rèn)的是，農(nóng)藥的長期大量使用，對環(huán)境、生物平

5、安和人體安康都可能產(chǎn)生較大的不利影響。上世紀(jì)曾一度廣泛使用的農(nóng)藥滴滴涕DDT就是一個典型的例子，這給科學(xué)家們提出了一個不容回避的現(xiàn)實(shí)問題：在充分肯定農(nóng)藥的有利作用的同時，如何充分認(rèn)識農(nóng)藥對生態(tài)環(huán)境和人體安康產(chǎn)生的危害以及如何防治農(nóng)藥對環(huán)境的污染危害。這既是一個挑戰(zhàn)，但同時也為合成化學(xué)提供了一個更為重要的舞臺?？v觀農(nóng)藥的開展歷史，從所謂的第一代農(nóng)藥到第五代農(nóng)藥，特別是第三代的昆蟲生長控制劑、第四代的昆蟲行為控制劑和第五代的昆蟲心理控制劑，由過去的殺生、高度、廣譜到如今的控制、低毒、選擇性農(nóng)藥，這是合成化學(xué)與其它科學(xué)共同互相協(xié)作、互相促進(jìn)的結(jié)果。同時我們也應(yīng)該看到，近些年來提倡的“回歸天然、“有機(jī)食品等概念已經(jīng)深化人心，使得農(nóng)藥似乎成了一個公眾敏感的詞匯，尤其是在當(dāng)今食品平安堪憂的語境下，兼以不斷涌如今公眾面前的晦澀的化學(xué)名詞，如“三聚氰胺、“化學(xué)火鍋等等，更是將化學(xué)推向了“妖魔化的境地。于是有人建議：人們不要食用任何一種連它的化學(xué)名字都讀不出來的東西。假設(shè)真的遵循這樣的規(guī)那么，恐怕沒有一個人能存活下去，因?yàn)榫瓦B我們平日食用的白砂糖都不是所有