你是不是對(duì)“煤”“碳”有什么誤解？

錢強(qiáng)文

賣炭翁（節(jié)選）◎【唐】白居易賣炭翁，伐薪燒炭南山中。滿面塵灰煙火色，兩鬢蒼蒼十指黑。賣炭得錢何所營(yíng)？身上衣裳口中食。可憐身上衣正單，心優(yōu)炭賤愿天寒。

讓我們先來猜一個(gè)謎語(yǔ)——

黑寶寶，會(huì)變紅，億萬(wàn)年前是青松。明知火海偏要下，舍己為人暖烘烘。

答案很簡(jiǎn)單，就是對(duì)咱們的生活至關(guān)重要的煤炭。冶礦、取暖、發(fā)電、烹飪，少了煤炭，咱們的生活還真有可能玩不轉(zhuǎn)。

春天將至，寒氣未消，讓我們點(diǎn)燃一堆煤火，來一場(chǎng)與煤炭有關(guān)的穿越吧。

浴火重生方成炭

我們的穿越從夏商時(shí)代開始。這個(gè)時(shí)候，木炭已經(jīng)在中國(guó)大行其道。

木炭是由木材、竹子、果殼或果核等木質(zhì)材料燒制而成的。簡(jiǎn)單說來，就是利用高溫低氧的環(huán)境，排出這些材料中的水分、氣體等雜質(zhì)，最終留下可以燃燒的炭。

木炭是如何發(fā)明的，我們已無(wú)從知曉，或許是某位古人從燃燒的木材堆中發(fā)現(xiàn)了它們的身影和妙處。

與木材相比，木炭更易燃、燃燒產(chǎn)生的溫度更高、燃燒的時(shí)間更長(zhǎng)，是冶煉青銅和鋼鐵必不可少的燃料。另外，木炭燃燒時(shí)基本看不到什么火焰，也很少產(chǎn)生煙塵，室內(nèi)采暖用上它們也是再好不過。正因?yàn)檫@些突出的優(yōu)點(diǎn)，“伐薪燒炭”才能成為一項(xiàng)流行數(shù)千年的職業(yè)。

知道多一點(diǎn)伐薪燒炭，怎么燒？

除了用作燃料，木炭的“本事”還不少。

把它研磨成粉，然后黏合起來，它就是畫家手中的炭筆。

木炭?jī)?nèi)部多孔隙，吸附能力極強(qiáng)，是清潔過濾、吸濕除臭、防霉防潮的能手。

木炭能吸收保留營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，本身又富含鈣、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素，是改良土壤的良好材料。

將木炭粉加入飼料中，可以增加雞的食欲并預(yù)防疾病。

古人還會(huì)將木炭加入棺槨

和墓穴之中，以防水防腐。

話說回來，燃燒之后，木材不就化為灰燼了嗎，又是如何變成木炭的呢？

燒制木炭，首先要建炭窯。簡(jiǎn)單說來，就是先在地上挖一個(gè)大坑，放入木材，然后用茅草和黃土覆蓋。窯中要插入幾根中空的竹管，以便排出燃燒過程中產(chǎn)生的各種氣體。

燒制過程中，我們首先會(huì)看到冒出大量白煙。這是木材中的水汽正在被“驅(qū)趕”出來。接著，白煙消失，藍(lán)煙出現(xiàn)。這說明水汽已經(jīng)排放得差不多，得準(zhǔn)備封住這些排氣孔，制造低氧高溫的環(huán)境了。在這樣的環(huán)境中，木材無(wú)法獲得充足的氧氣，就不會(huì)因?yàn)槌浞秩紵癁榛覡a，又能進(jìn)一步排出體內(nèi)的其他雜質(zhì)，完成最后的炭化過程。

大約一個(gè)星期以后，當(dāng)人們打開炭窯時(shí)還冒著熱氣的木炭就“新鮮出爐”了。

想說愛碳不容易

到了秦漢時(shí)期，木炭的生產(chǎn)和使用達(dá)到一個(gè)高峰。人們不但在生活中大量使用木炭，在冶煉金屬時(shí)更少不了它們的助力?？脊艑W(xué)家們根據(jù)資料分析，當(dāng)時(shí)冶煉1噸生鐵，需要消耗7噸左右的木炭。如果算上采伐和燒制過程中的浪費(fèi)和損耗，燒制木炭成為森林的一大“天敵”。

根據(jù)史料記載，西漢初年，都城長(zhǎng)安附近就已經(jīng)沒有適合燒炭的樹木了。然而，為了生產(chǎn)和生活的需要，西漢時(shí)，光是大型的官辦冶鐵作坊，就超過80個(gè)。在當(dāng)時(shí)，一位名叫貢禹的官員提出，鑄錢、冶鐵等行為“斬伐林木亡有時(shí)禁，水旱之災(zāi)未必不由此也”?？梢姡瑹o(wú)節(jié)制地伐木燒炭，已經(jīng)給當(dāng)時(shí)的生態(tài)環(huán)境造成了極大的破壞。

這個(gè)時(shí)候，一種能夠取代木炭的東西出現(xiàn)了，那就是煤炭。

話完木炭話煤炭

說起來，煤炭算是木炭的老祖宗。它們已經(jīng)在地下沉睡了億萬(wàn)年，只等著人類取用。不過，由于挖掘手段落后，煤炭在秦漢時(shí)還是稀罕玩意兒。人們將它們雕刻成精美的裝飾物，那待遇簡(jiǎn)直和寶石有得一拼。如此一來，即使能夠發(fā)光發(fā)熱，誰(shuí)又舍得將它們丟進(jìn)爐子呢？

直到東漢末年，煤炭才開始從事自己的本職工作。北宋時(shí)，隨著挖掘技術(shù)的進(jìn)步，人們終于可以大張旗鼓地燃燒煤炭。

對(duì)了，“煤炭”這個(gè)詞可比煤炭本身年輕得 多。明代以前，根本沒有“煤”這個(gè)稱呼，而是叫“烏金，“黑丹，“石炭，“石墨，等名稱。據(jù)說，是因?yàn)槿藗冏x錯(cuò)了音，將“墨（mò）”讀 成“méi”，這才有了后來的“煤”字，也才有了“煤炭”一詞。

那么，煤炭究竟從何而來呢？

詠煤炭（節(jié)選）

◎[明]于謙鑿開混沌得烏金，藏蓄陽(yáng)和意最深。爝火燃回春浩浩.洪爐照破夜沉沉。

滄海桑田始得煤

19世紀(jì)之前，人們認(rèn)為煤炭和其他巖石一樣，是隨著地球的誕生而出現(xiàn)的;也有人認(rèn)為，煤炭是某一種巖石演變的產(chǎn)物。19世紀(jì)之后，人們從顯微鏡中發(fā)現(xiàn)煤炭的身體上還殘留著細(xì)胞結(jié)構(gòu)、年輪等植物的特征，這才意識(shí)到它們是從植物演變而來的。

億萬(wàn)年前，有些植物在腐敗之前就被深埋地下，然后在低氧甚至無(wú)氧的環(huán)境中逐漸演變。在這個(gè)過程中，植物體內(nèi)的二氧化碳和水等物質(zhì)被釋放出來，碳元素的含量相對(duì)增加。此后，大地變遷，滄海變桑田，這些植物的殘骸被進(jìn)一步壓實(shí)、脫水、炭化……

等到人類讓它們重見天日時(shí)，這些古老的植物已經(jīng)烏漆墨黑，面目全非了。

挖煤是個(gè)險(xiǎn)差事

即使到了科技發(fā)達(dá)的現(xiàn)代，挖煤依然充滿風(fēng)險(xiǎn)。毒氣傷人和煤礦坍塌就是最常見的煤礦事故。這也是煤炭在古代始終無(wú)法取代木炭的重要原因。

在煤炭的形成過程中，厭氧菌會(huì)分解植物體內(nèi)的有機(jī)物，并釋放出無(wú)色無(wú)味無(wú)毒的甲烷氣體。雖然無(wú)毒，但甲烷極易燃燒，給點(diǎn)火星就爆炸，而且它們一旦富集，就會(huì)在不知不覺間降低氧氣含量，讓人窒息。

不過，古人很快就發(fā)現(xiàn)甲烷的密度比空氣小。于是，他們將中空的大竹筒插到礦井里，先讓甲烷通過竹筒釋放出來，然后再下井采煤。在井下，人們還用木板、木棍支撐礦壁，防止礦道坍塌。

這些古老的采礦技術(shù)，都記錄在明代宋應(yīng)星的《天工開物》里。

炭還是碳？傻傻分不清

不知道大家注意到?jīng)]有，在前面的文章中，一共出現(xiàn)了兩個(gè)tàn字，分別是“炭”和“碳”。它們看起來大同小異，意思似乎也沒什么差別，到底該如何區(qū)分呢？這個(gè)事情，得從一百多年前說起。

那個(gè)時(shí)候，西方的近代化學(xué)開始傳入中國(guó)。各種各樣的化學(xué)元素讓中國(guó)化學(xué)的啟蒙者們非常頭疼，因?yàn)檎也坏浆F(xiàn)成的漢字來描述它們。怎么辦？倉(cāng)頡能造字，化學(xué)家也能。經(jīng)過一段時(shí)間的摸索，化學(xué)家們統(tǒng)一用“氣字頭”加聲旁來表示氣體元素，例如氧、氫;用“金字旁”加聲旁來表示金屬元素，例如鋰、鍶;用“石字旁”加聲旁來表示非金屬元素，例如硅、砷。“碳”也就是在這個(gè)時(shí)候誕生的，它專指與碳元素相關(guān)的詞匯，例如碳原子、二氧化碳等。而“炭”這個(gè)字，自古有之，最早指木炭，后來逐漸延伸到各種與木炭類似或相關(guān)的物品，例如煤炭、火炭、炭盆等。

大家不要再弄錯(cuò)了喲。