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催化轉換器在環境保護方面取得了成功,但並非完全沒有缺點。這些尾氣排放裝置降低了汽車尾氣的毒性,並減少了煙霧的形成,但它們也排放二氧化碳等溫室氣體。現在,一項新的研究指出,催化轉換器的廣泛應用還導致了另一個環境問題,儘管這個問題目前尚不清楚會產生直接影響:鋨汙染。
鋨是一種極其堅硬的金屬,存在於海水中和地殼中,並且至關重要的是,存在於為鉑金提取和加工的礦石中,鉑金通常用於催化轉換器。(鉑金也作為燃料電池的催化劑得到應用,燃料電池是另一種綠色技術。)冶煉這些礦石會產生有毒化學物質四氧化鋨,但這並不是鋨汙染的真正問題,該研究的主要作者、達特茅斯學院地球科學系研究生辛西婭·陳說。“我不認為我們需要從人類健康的角度擔心它,”陳說,因為鋨的濃度,即使因鉑金生產而升高,也極其微小。
她補充說,潛在令人擔憂的是,人類似乎透過從地球中提取鋨並將其釋放到大氣中,擾亂了鋨的地球化學迴圈。“我們擾亂了這種元素的自然預算,”陳說。換句話說,鋨提供了一個小小的提醒,提醒我們人類活動可以改變地球的面貌。
該元素有幾種同位素(即原子核中中子數不同的形式),透過對這些同位素的比率進行取樣,研究人員可以幫助區分自然來源和人為來源。在他們的研究中,本週在網上發表於《美國國家科學院院刊》,陳和她的合作者研究了鋨187(Os 187)與鋨188(Os 188)的比率。
這種同位素比率與深海中的差異很大,在深海中,同位素幾乎以相等的量存在,而在含鉑礦石中,Os 188 的數量大約是 Os 187 的 5 倍。陳和她的合作者在全球降水中發現的同位素比率富含 Os 188,就像在礦石中發現的那樣,並且與深水樣本相比,地表水中的比率也向這個方向傾斜。研究人員得出結論,工業過程,主要是冶煉礦石以提取鉑金和相關元素,似乎正在打破地球鋨預算的平衡。
陳和她的同事寫道:“具有諷刺意味的是,淘汰含鉛汽油和使用催化轉換器已經從環境中清除了[鉛]和其他汙染物,而催化轉換器中使用的[鉑金]的加工過程正在用鋨汙染地球表面。”
大部分加工發生在俄羅斯和南非。研究作者表示,如果這些國家的工廠對其廢氣進行二氧化硫洗滌,鋨排放量也會得到遏制。這種洗滌已經用於銅、鎳、鋅和鉛等金屬的冶煉廠。
鉑金礦石照片:維基共享資源