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对石棉的重新评价

admin  发表于 2017年09月18日


一度认为其安全性足可用于牙膏的这种独特的物质,已引起人们的兴趣达2000多年。

石棉的未来似乎十分严酷:在各种可怕的报纸新闻标题出现20年之后,这种奇怪的纤维或许代表地球上最令人恐惧的污染物。从管理和清除的观点来看,它几乎肯定是最昂贵的污染物。仅仅是1997年,补救工作就将花去数十亿美元——即使是对于积极开展环境活动的年代,这也是令人惊愕的一笔费用。很明显,所造成的混乱己归结于这无数的石棉。但是,危机的程度淹盖了一个严酷的讽刺:如果我们先前没有把这种物质看作是如此惊人的好,那石棉的问题将决不会变得如此之槽。

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石棉称号实际上用于含硅和氧的一系列的硅酸盐矿物,这些矿物以其纤维状结构而著称〔参见31页的框内说明〕。表面上,由于石棉具有如柔软、易弯曲和耐火之类有用的品质,所以一度被看作魔幻矿物世界的丝状物。若干世纪以来,人们编织石棉斗篷,石棉桌布、剧场的石棉幕布和石棉防火农以防止燃烧的危险。石棉隔热产品不仅节省能源而且也防止工人免受可能的烧伤。刹车块和离合衬片改造了赛车及接送学生的交通车的安全性;高效石棉空气过滤器被用于医院通风器、香烟滤咀和军事上的防毒面罩。实际上,对石棉描述的尖锐的反差正是源于它先前作为人类安全保护神的形象。

对石棉的首次提及可以追溯到几个古代的哲学家。或许值得相信,亚里士多德的学生之一Theophrastus在他写于约公元前300年的《石材论》(On Stones)的经典教材是最早引用石棉的。在这本教材中他提到一种相似于腐烂木材的不知名的物质,当浇上油时,它就会燃烧而不会受到损伤。在以后的4个世纪期间,希腊和罗马多方面的学者对这种不寻常的岩石补充了逐步深入的认识以及它们不断扩大的用途。在公元一世纪,地理学家Strabo鉴定了埃维亚岛的第一个希腊石棉采矿场,那里的纤维性岩石线状物象羊毛一样梳理和纺织,作成一种耐火布产品。

希腊医生Dioscorides在他公元一世纪的教材“医用材料”De Materia Medica)中,报道了卖给剧场老板的由石棉作成的可再次使用的手巾可用火来清洁和漂白。Dioscoride的著作还描述了塞浦路斯奥林匹克山的一个石棉开采场,并首次记载这种矿的名称:石麻(amiantus),意思是“纯洁的”,反映了对火的耐受性。至少有另外三位学者(包括Plutarch)指出,在希腊卫城的永不熄灭的火焰是由石棉灯芯产生的。

在老普利尼一世纪手稿《自然史》中所介绍的有益解释,包括在石棉的早期历史中所写的对它的最彻底的讨论之一。这种矿物流行的各称可追溯到这本教材:普利尼称作asbestinon,意思是“不可熄灭的”。据普利尼认为,石棉被用于许多纺织产品中,从易清洗的桌布和餐巾到放在火葬柴堆中的死去王族的裹尸布(即使裹尸布不燃烧,这些尸体也会因加热而焚化)。

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在以后的1000多年里,石棉继续引起从西欧到中国的国王和化学家们的注意。甚至连梵蒂冈也对据说在古罗马一个石棺中发现埋葬的石棉长袍提出所有权要求。可是在整个过程的某个地方,石棉是一种岩石这一事实似乎已被忘却了。

关于这种不寻常纤维的来源,有种种异想天开的说法。中世纪的炼金术士因一个谣传而开始了这种趋势,该谣传说石棉来自于耐火的吞火魔术师(Salamander,该词使石棉得到了另一个名称salamandra)的头上所长的头发。炼金术的著作经常夹杂着被火焰包围的全能吞火魔术师的形象化描述。在十六世纪初期,法国采用这种符号作为旗帜、硬币和壁炉罩上庄严的象征。(法国人大约在700年前首次对石棉产生了兴趣,根据流行的传说,那时沙勒曼皇帝放火烧一块石棉桌布以吓唬他的前来赴晚宴的宾客。)

吞火魔术师的神话只是许许多多神话之一。有一个时期,蜥蜴的羽毛和鸟的羽毛都被认为是石棉的来源。给石棉下定义的尝试导致了希奇古怪的一个名词术语系统,最终为不同形式的石棉定出了数十个名称,其中包括“山的皮革”,“不可燃烧的亚麻布”,“岩石棉”和“长羽毛的明矾”。

马可波罗以偶然发现珍宝的运气把石棉带回到科学的王国中。在13世纪末他访问了中国石棉矿的开采作业之后在他的日记中写道,他彻底地揭穿了吞火魔术师的理论而且把石棉鉴定为一种岩石。矿物学的奠基人之一Georgius Agricola以他的出版物《矿物学教科书》对在I6世纪科学地认识这种物质提供了关键性的帮助。在仔细评价和更新关于石棉的不同种类、它的来源和用途方面的信息之后,Agricola提出了一种不寻常的见识:作为使用石棉味觉测试的极少几位研究人员之一,他警告他的读者,石棉可能“有一点刺舌头”。

石棉贸易

1680年,当英国特许成立皇家学会时,世界的科学团体正在日益被石棉所吸引。在以后的40多年里,英国皇家学会发表了一系列关于石棉的8个评论和信件。以后在1727年,德国矿物学家Fanz E. Bruckmann写了关于这个题目的第一部完整著作,当时另两位主要科学家Martin  F.Ledermuller和Torbern Bergman的类似出版物也随即问世:Ledermuller的出版物是一篇锐利的论文,用翔实的彩色版画描绘了已知的每一种石棉纤维。

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商业应用的范围随着每一种新的出版物问世而增多:防火的外套,衬衫和袖口褶边都加入到最初的布料商品类中;也有谈及制造不可毁灭“永恒的书”,即用金在石棉纸上印刷的书。相信有另一种用途应归于一个年轻的发明者本杰明·富兰克林。在他还是十几岁时,他就带有一个由石棉纤维织成的小钱包,据说希望钱包里装的的东西将不会象俗语中所说那样“钱烧口袋漏,一有就不留”。1724年在富兰克林第一次到英国旅行时,他把这个钱包卖给了大英博物馆最后的捐助人HansSloane爵士。(现在这个钱包属自然历史博物馆的收藏品。)

甚至一群狡猾的企业家在18世纪19世纪初也设法利用石棉的特性来大捞一把。这些恶棍中最成功的人同时也是最无耻的人,他们把假的人工制品出售给宗教保护圣徒的轻信的听众。最流行的东西是一些布料和木质残片,它们被说成是基督的长袍或十字架的神奇的耐火残余,而实际上是石棉作成的。另外一种比较起来危害稍小的骗术是一伙流动的替身杂技演员用防火石棉手套和石棉帽子在他们的玩火表演时迷惑观众。另一群称为人类吞火魔术师的人特别有名他们站在篝火中烘烤握着的牛排。

在19世纪二十年代一位杰出的意大利科学家把这种蛮干的戏法变为第一个真正成功的石棉产业。Griovanni Aldini的防火服的现成内衬〔特地为城市消防队员设计的)引起了激烈的评论。并迅速地吸引了从巴黎到日内瓦的顾客。此后不久,石棉的舞台幕布开始问世,置这种幕布是为了加强舞台安全,并相信在剧场着火时可拯求许多人的生命。

可是使石棉成为岩石超级明星的是蒸汽机,这些笨重的机器已被不断地推向它们的物理极限;在安全和效率方面进一步的改进有待于技术上的某些突破:仅仅用石棉往往是太粗糙了,而且对蒸汽机的运动部件是太容易磨损了。但与橡胶混合它就能提供恰当的组合,使工人造出更有弹性的内部构件,例如蒸汽密封垫和填料。

在19世纪六十年代,石棉的应用已真正达到了屋顶。纽约一位年轻的建筑承包商Henry  Ward Johns在尝试了各种防火漆混合物后开发出了为房屋失火太频繁而感到困扰的时代特制的一种耐燃烧的沥青纸。这种屋顶材料(在沥青、粗麻布和马尼拉纸夹层中混有石棉纤维)为以石棉为基础的建筑产品中一个庞大的行业铺平了道路。

石棉和水泥的混合物在24世纪开始后不久就首次用作建筑材料。最初的产品是一位奥地利工程师Ludwig Hatschek发明的重量轻、强度高的建筑预制板。由于对防火的强烈的关心,Hatschek的发明再次产生了突然的轰动。其他的研究人员立即从Hatschek的基本配方得到了几种相关的产品,包括合成的石板屋顶瓦、波纹墙和屋顶盖板以及装饰墙和天花板线脚。

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在20世纪前半期引人的数十种产品掺有石棉。用石棉和水泥作成的板建成了防火船.塑料和石棉的混合物被用于按扭、电话和配电板。事实上,从一开始塑料工业就依赖塑料和石棉的结合;这种纤维增大了混合物的强度,减轻了重量,并改进了耐热性。甚至在更为先进的聚合物材料开始在市场上占优势以后,石棉仍然起一种重要的接合剂和增强剂的作用。例如,乙烯一石棉地砖成为地板材料工业的主要支柱。直到今天,不相信已发现了汽车刹车块的一种完美替代物的机修工人在全国各地的修理铺中仍在出售含有石棉的刹车块。

石棉人

到1939年,公众对石棉的兴趣和热情简直已到了无以复加的地步。那年纽约的世界博览会包括Johns-Manville公司自豪地为庆祝石棉“为人类服务”而举办的突出的展览。一个巨型石棉人向前往公司展篷的来宾致意,并向他们详细讲述石棉的异常特性,博览会本身从房顶的覆盖物到地下管道完全用各种石棉制品装饰着。

正好在二战前夕出现的这次流行高潮之后,对石棉的需求接近于超过全球的供应能力。由于缺乏足够的国内储备。世界上的超级军事大国发现自己大大依赖于国外进口。德国企图聚积足够的储存,偷偷地从南非装运储备物资。一个时期,同盟国害怕德国已发明一种化学物质,可是后来中央情报局的最高机密调查驳斥了这些谣言。

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在美国,石棉的国外资源—如由美国企业家阿曼德·哈默和苏维埃领弗拉基米尔。列宁使美国与前苏联之间建立的交换计划—被认为是危险而脆弱的。当加拿大采矿业试图积极地满足美国的需求时,美国政府对非必需的使用施加了严格的全国性限制。每天必须供应数百吨石棉以用于制造从船舶发动机到军用吉普车的汽车零件。伞投照明弹、火箭筒壳和鱼雷全都带有石棉,战地医生更加用它作为一种容易消毒的外科敷料。

二战后全球在建筑上的繁荣激发了下一个而且也许是最后一个石棉热。结构工程师们明显地重视石棉-水泥制品的强度、耐久性和防火性能,而且大量地把它们引入到他们的设计中。摩天大楼变成现实,这部分是因为革新的喷涂石棉涂料层可保护钢结构免受火烧引起的压曲。

不寻常的石棉性质导致了绝对惊人的使用范围。美国邮政总局已把它织入防火邮袋中。果汁、萄葡酒和糖的生产者用石棉滤器纯化他们的产品。心脏外科医生用石棉作成缝合线,而且有一种牙膏是用石棉纤维作成的,模型粘土和人造雪均含有石棉。甚至好菜坞在影片《雪豹男巫》(The Wizard of Oz)的“西方的邪恶女巫”的燃烧扫帚柄中和影片《木乃伊》(The Mummy)内悬吊在复活的古埃及人的洞穴中的人造蜘蛛网中都为这种矿物派了几个小角色。

不断增长的对健康的关心

到1970年美国环境保护局打开它的大门时,石棉的商品世界已发展到数千种产品。在以后的3年里,美国每年的使用量不断上升,到1973年达到历史上的最高记录即近一百万吨。然而此后不久,由于不断增长的对人类健康关心的推动,石棉的历史走向了下坡路。

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由于在矿石加工厂和制造厂里吸入过高水平的石棉而带来的问题实际上从19世纪末及20世纪初以来就已观察到了。在英国,多粉尘的纺织工厂报告称作石棉肺的纤维化肺损伤导致该国于1931年颁布了石棉工业法规。但是在以后的几十年里,这个问题只引起了新兴的工业卫生领域的相对较小的注意,尽管医学研究人员也已发现了石棉与肺癌之间令人忧虑的联系(特别是对吸烟者)这一事实。

这种状态在六十年代中期开始有了改变,因为已经变得很明显,即使低水平的石棉也会造成显著的健康危害;这一发现表明,越来越多的人(包括二战期间成千上万在船上接触绝缘材料的人)可能有肺损伤的危险,全世界令人不安的结果指出,称作闪石这一类石棉为引起间皮瘤(在脑部或肠道中发现的一种肿瘤)的主要罪魁祸首,对这些所揭露事物的反应,大多数工业化国家施行的法规只是限制对闪石的暴露。然而,面对来自工会和百多万受害者的不祥的预测之日益增长的压力,美国政府选择了对整个石棉家族的管理。

虽然1991年美国环境保护局解除了对所有石棉种类的禁令,但美国使用石棉的政治和法律气氛仍然是很混乱的。几乎没有人能够恢复这种矿先前的繁荣,仍梦想着继续它的广泛应用的人就更少了。过去的几代人可能认为石棉是一种无价的资源,但现在关于它对人类健康可能的危险的关心使这些记忆变得模糊了。

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要想提出石棉仍可能拥有可挽回其声誉的品质看来是莽撞的。要想把种矿看作有全球战略意义的一种极其重要的商品,似乎完全是荒谬可笑的。可是这的确是事实,例如,称作贵橄榄石的石棉(比闪石更软而且危险性更小)对许多关键性的技术仍然是一种必需的矿物,直到今天美国政府仍保有军事储备。

这样经久不衰的重要性的一个突出的证明能够在美国的航天飞机计划中找到。每艘航天飞机的固体燃料助推器都带有石棉掺橡胶衬垫以保护钢壳因发加热而受到的损害。(在航空航天领域中使用石棉始于19世纪末期,是研究开发防火热气球的结果。包有石棉的防结构突然失效的一枚早期火箭的复制品今天在史密森学会的空间及太空博物馆的主层可以看到,公然蔑视当前从公共场所清除所有石棉的压力。)

石棉在美国海军潜艇部队的运行中也起着非常重要的作用。这些水下舰艇如没有某些自备的生产氧的手段就不能运行;由石棉织成的纤维织物是船舱内从水分子分解氧的电解池的关键部件。

在更靠近家里的地方也能发现石棉,今天所用脱色剂、清洁剂和消毒剂中至少有75%的氯来自其生产程序依赖于石棉产品的化学工业。事实上,我们能够放心地饮用的水正是用石棉处理过的氯加工的,并经通向我们住房的石棉-水管流过的同一种水。自1930年在美国所有50个州所用的石棉-水泥管道足可绕地球8圈之后还可到月球往返一次。

合理的展望

公认的是,所有这些现代的用途(它主要依赖较安全的贵橄榄石类石棉)不需要巨大数量的石棉。实际上,美国的石棉消耗量自1973年的最高峰以来已下降了约95%。可是在美国之外,许多国家仍认为贵橄榄石石棉是一种重要的资源。1997年,全世界将要加工二百多万吨石棉,主要混入亚洲、东欧和发展中国家使用的石棉-水泥结构产品中。

公众对石棉的看法或许将决不会恢复到他们先前的热情。但是,事后的情况表明,根除石棉的努力可能稍有些判断上的错误和未正确处理。现在看来,当与吸烟、滥用药物和酗酒相关的危险相比,由室内外暴露于石棉纤维所引起的未来预计致死率是很低的。可以证明,普遍支持技术的和感情上易激起的一种说法——“一种纤维能杀伤”——超越科学现实的界限,在许许多多的例子中引起了从学校和其它建筑物中清除石棉的热潮,但其益处是值得怀疑的。

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由于希望确保对石棉的合理的前景,1988年美国环局联合国会和许多有关的私人协会请求一个值得尊重的非赢利机构——健康影响研究所——对这一进退两难的问题进行独立的评价:这个研究所的报告试图让公众认识到过度清除石棉的错误和经济后果。1991年美国医学协会发表了有相似结论的第二份报告。这两个文件强调,同当初引起与石棉有关的肺病的那些未加管理的工作场所的污染相比,目前的污染是极低的。

全球石棉的未来可能既取决于供应也同样取决于安全。正如古希腊的石棉矿最终挖到岩石底部一样,今天的储存正在被耗尽。化学家们早就在寻找适合的替代物,但尚未找到满意的解决办法。石棉最初的讽刺已兜了一个圈到了目前的境地:一种明显如此邪恶的物质仍可能被认为是种好物质,尽管它的形象已黯然失色,这十分适合于这种不可熄灭的岩石。

 

石棉是什么?

已鉴出6种明显不同的石棉:阳起石、铁石棉、直闪石、青石棉、透闪石和贵橄榄石。所有这些石棉都含有硅和氧的长链,使这种矿物产生纤维的性状。然而每一种石棉在物理性质和化学性质方面是明显不同的,这取决于此岩石的如硅、镁或铁之类的其它成分。

防火石棉细丝比钢更牢固而且有很好的弹性,使这种岩石对广泛的工业应用具有吸引力。可是石棉的强度和弹性也使它对人的健康有危险,石棉纤维能够穿透人体组织,特别是肺,是最终引起肿瘤的发育。

上面所说的前5种石棉变体(所谓的闪石变体)是最牢固、最硬的一一因此使它们成为最危险的。两个最普通的闪石类型铁石棉和青石棉(往往分别称为“褐色”石棉和“蓝色”石棉)产于遥远的南非石棉矿,在颁布禁止使用闪石类石棉的法规以前,曾一度与绝缘材料和水泥一起混合使用。其余的闪石变体——直闪石、透闪石和阳起石——从未有过商业重要性。


第六种石棉即贵橄榄石曾占全世界所用石棉的95%以上,贵橄揽石在质地、组成和性能方面显著不同于其它形式的石棉矿。它的晶体结构是蛇形的(因此它另外的名称叫“蛇纹岩”),而且它显著地比其它几种石棉更柔软和更容易弯曲。由于贵橄榄石比较柔软而且比其它种类的石棉更容易被身体分解,所以它不象5种闪石类石棉那样广泛地损伤组织。

估计20 %的美国建筑物仍含有由贵橄榄石石棉制成的如墙面板,水泥管和隔热材料之类的产品。但是在建筑物中很好地保存的石棉将不会引起石棉纤维自然地散发到空气中。而这些结构的腐烂、整修或拆毁能够导致石棉纤维的释放。此外,大多数研究表明,在建筑物

内石棉的气载水平一一甚至在建筑物中原来的石棉已被扰乱时的气载石棉水平一一比美国政府为保护石棉工人所定的目前的健康标准显著较低。

 

〔刘义思 译 郭凯声 校〕


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