蘇更林

鋁在地殼中的蘊含量大約為7.7%，是僅次于氧和硫而大量存在的元素，且是地殼中含量最多的金屬元素，比鐵的含量還要多一倍。現在來看，鋁制品隨處可見，身價低廉。然而，在歷史上金屬鋁曾作為地位和榮耀的象征，一直籠罩著一層神秘的光環(huán)。

“高貴金屬”走下“神壇”

我們的祖先在很早以前就知道用高嶺土來燒制瓷器，其實高嶺土就是一種重要的鋁硅酸鹽。早在17世紀，德國化學家施塔爾就意識到明礬中含有的一種金屬與普通金屬具有不同的性質。至于鋁元素的發(fā)現者，通常認為是丹麥化學家厄斯泰茲和德國化學家維勒，因為他們在19世紀20年代各自獨立地從無水氯化鋁中制得了金屬鋁。1854年，法國人德維爾采用鈉還原無水氯化鋁的方法通過工業(yè)途徑制得了金屬鋁。不過這種方法生產的金屬鋁價格昂貴，甚于黃金。

法國皇帝拿破侖三世當年曾用金屬鋁制作了一個頭盔，號稱尊貴至極。為了表彰門捷列夫發(fā)現化學元素周期律的科學貢獻，英國皇家學會為他特別頒發(fā)了一個鋁質獎杯，這是一種至高無上的榮耀。

1886年，美國化學家霍爾和法國化學家赫洛特分別獨立地發(fā)明了電解法制鋁，從而把鋁這種高貴金屬推下了“神壇”。制鋁技術的進步使得金屬鋁的價格一落千丈，金屬鋁的應用領域迅速拓展。到了20世紀中期的時候，世界金屬鋁的產量第一次超過了金屬銅。鋁合金比重小、強度高，且不易銹蝕，可廣泛應用于日用炊具、建筑材料、航空工業(yè)、航天工業(yè)、船舶工業(yè)等諸多領域。

在民用領域，鋁合金被廣泛用于建筑門窗以及鋁合金結構件等，也被應用于電力遠距離傳輸系統(tǒng)。在高科技領域，鋁合金可用作人造衛(wèi)星、運載火箭的制造原料。據測算，在飛機的總重量中鋁合金大約占到了70%。用鋁合金制造的艦艇，除了速度快之外，還不容易被海水腐蝕，而且沒有磁性，不會被磁性水雷所發(fā)現，因此在軍事上具有重要的應用。

從“礬書”到“礬食”

在古代，我國軍事和政治斗爭中常用的秘密通信方法就是“礬書”，即用明礬水寫成的書信。用明礬水寫出的字，晾干后不會在紙上留下任何字跡，但如果將其浸入水中字跡就頓時顯現出來了?？滴跄觊g的“礬書事件”就是由“礬書”引起的。

明礬別稱白礬、鉀礬、鉀鋁礬、鉀明礬等，是含有結晶水的硫酸鉀和硫酸鋁的復鹽。明礬是我國最早被廣泛應用的鹽類化合物之一，即使在今天它仍然是我們生活中的一個多面手。一是明礬具有抗菌作用，因此可用于食品的保鮮。比如，將雞蛋放入6%～7%的明礬溶液中浸泡15分鐘，取出后保存可以使得雞蛋不發(fā)生散黃變質；二是膨松作用，明礬可用作油炸食品、水產品和豆制品的膨松劑，比如生活中常用的發(fā)酵粉就含有明礬的成分；三是保脆作用，因此可用于食品的保脆。比如，水果蔬菜原料經過0.1%的明礬溶液浸泡處理后，可以使得水果蔬菜制品脆嫩可口；四是軟化作用，我們冬天穿的皮衣特別容易發(fā)硬，如果使用1.2%的明礬溶液和0.8%的食鹽溶液對其進行適當處理，那么皮衣就會變得柔軟舒適了；五是凈水作用，利用明礬進行凈水在我國歷史悠久，其原理是明礬在水中電離出的金屬離子很容易發(fā)生水解反應，生成的氫氧化鋁可以吸附水中的雜質而使水澄清；六是媒染作用，歷代皇家服飾的所有顏色都取自植物。南方人在用蘇枋進行染色時，需要兌進明礬、綠礬或膽礬等才能對絲線或布料進行染色。

控鋁進入快車道

有研究表明，鋁元素并不是人體所需的微量元素，人體對它的吸收能力也不強。如果長期超量攝入含鋁食物，那么累積到一定數量后就會產生慢性毒副作用。過量攝入鋁元素往往會引起神經系統(tǒng)的病變，甚至可能增加老年性癡呆的風險。有研究報道，早老性癡呆癥病人的腦組織鋁含量是正常人的1.5～30倍，在神經原纖維纏結區(qū)腦鋁含量明顯升高。來自國外的公共衛(wèi)生報告稱，在飲水中含鋁量高的地區(qū)，老年性癡呆癥的發(fā)病率較高。

1989年，世界衛(wèi)生組織和聯合國糧農組織正式將鋁確定為食品污染物，建議加以控制。在我國，公眾飲食鋁攝入狀況不容樂觀。2012年國家食品安全風險評估報告稱，我國四成食品鋁含量超過國家標準2～9倍。根據世界衛(wèi)生組織標準，每人每周鋁的（安全）攝入量是每千克體重2毫克，但監(jiān)測發(fā)現我國人群中超過30%多的個體攝入過量，其中4～6歲的兒童最高，為安全攝入量的2.6倍。

2013年3月，衛(wèi)生部啟動了限制含鋁添加劑使用的程序，這是我國為降低居民膳食鋁攝入過量問題采取的一項重要措施。新修訂的食品添加劑使用標準擬修訂9種含鋁食品添加劑的使用規(guī)定，撤銷3種含鋁食品添加劑品種及其使用規(guī)定，其中包括刪除硫酸鋁鉀和硫酸鋁銨作為膨松劑用于發(fā)酵面制品的使用規(guī)定。為了保護兒童的身體健康，新標準擬撤銷膨化食品中12種含鋁食品添加劑的使用規(guī)定，其中涉及的合成著色劑品種有：赤蘚紅及其鋁色淀、靛藍及其鋁色淀、亮藍及其鋁色淀、檸檬黃及其鋁色淀、日落黃及其鋁色淀、胭脂紅及其鋁色淀等等。

低碳時代的“寵兒”

雖然在食品工業(yè)中要控制鋁添加劑的便用，但在現代工業(yè)中，鋁仍然是不可替代的寵兒和功臣。

金屬鋁具有許多優(yōu)秀的品質，如它的密度小、導熱好、導電好、反光好、易加工等性能就決定了它的應用價值。金屬鋁應用于鋁合金制造之后，在現代社會中發(fā)揮了更大的作用。盡管純鋁的質地很軟，然而鋁的合金具有很高的強度。比如，在金屬鋁中加入少量的銅、鎂、錳等金屬元素，可以制成極其堅硬的鋁合金。

中國“子彈頭”高速列車的橫空出世，與鋁合金材料的應用密不可分。據悉，輕量化是高速列車技術突破的關鍵之一，因為列車在運行時每牽引1噸的重量大約要消耗12千瓦的功率，而到300千米/小時的時候，每牽引1噸的重量大約要消耗16～17千瓦的功率。為了減少車身的自重和提高其耐腐蝕性，“子彈頭”整個車身都穿上了鋁合金外衣。由于鋁合金的重量大大低于鋼鐵，因此有利于高鐵列車的減重提速，同時鋁合金還能夠提供良好的氣密性。

將鋁合金應用于汽車行業(yè)，將會使燃油經濟性得以很大提高。因為鋁合金的自重只有鋼鐵的三分之一左右，會帶來很好的燃油經濟性。據世界鋁業(yè)協會報告指出，汽車重量每減輕10%，其油耗可降低8%～10%。同時，在汽車工業(yè)中每使用1千克鋁合金，則可使轎車在壽命期內減少20千克尾氣排放。因此，鋁合金的應用具有節(jié)能和減排方面的雙重意義。

【責任編輯】龐 云