化學(xué)健康篇
——甲醛

劉哲，馮天富，陳建成

南京大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，南京210046

1 甲醛的危害

小泉是一名大二化學(xué)專業(yè)非常優(yōu)秀的本科生，春節(jié)回家過年時，姑姑家買了新房，并且已經(jīng)裝修完畢，便熱情地邀請小泉到她家里做客，小泉爽快地答應(yīng)了。

到達(dá)姑姑家門口，小泉按下門鈴，很快姑姑和姑父便開門招呼小泉進(jìn)屋。

剛一進(jìn)屋，小泉便聞到了一種刺鼻的氣味，小泉驚出一身冷汗，這種氣味正是甲醛的氣味。小泉趕忙詢問姑姑：“姑姑，這房子裝修好多長時間了？”

“剛過一周呢，這不，姑姑趕緊就請你來做客了，今天還專門燒了你最愛吃的牛肉呢！”

“姑姑啊，這房子裝修完，一般要等兩三個月之后才能搬進(jìn)來，你們怎么不等等呢？”

“還有這事嗎，我聽你大嬸她們說不礙事的呀！為什么一定要等兩三個月才能搬進(jìn)來呢？”

“姑姑，你聽我解釋，房子裝修時用的油漆里面含有甲醛。你聞聞，現(xiàn)在屋里是不是有一股怪味兒？”

姑姑仔細(xì)嗅了嗅，恍然大悟，說道：“還真是有股味道，但這個聞著似乎也沒什么大問題，你看我和你姑父都住進(jìn)來一周了也沒什么事啊?！?/p>

“這是因為甲醛中毒是慢性中毒，姑姑啊，今天咱們就到外面吃飯吧，這屋里實在是有害健康。路上我也給你們仔細(xì)講講甲醛的危害，你們可千萬要聽信我啊。”

“好，姑姑相信你，你本就是化學(xué)專業(yè)的，姑姑不相信你相信誰?。俊惫霉眯χf，并且招呼姑父出門了。

姑父開車朝著飯館出發(fā)，在路上，姑父剛一啟動汽車，便問：“小泉啊，你懂得多，你給姑父和姑姑講講，那個什么醛到底有什么危害?。俊惫霉靡搽S聲附和。

“這甲醛啊，對身體健康有很大影響。當(dāng)室內(nèi)濃度達(dá)到0.45 mg·m?3時，就會引起流淚以及眼睛異常敏感等癥狀，長期接觸低劑量甲醛可引起慢性呼吸道疾病，引起鼻咽癌、結(jié)腸癌、腦瘤等癌癥。這都是因為甲醛對皮膚粘膜有刺激作用，長期暴露在有甲醛的環(huán)境中，會造成咽喉、眼睛和鼻腔等部位水腫、發(fā)炎、潰爛最終可能導(dǎo)致癌癥。不僅如此，一些人接觸過甲醛還可能出現(xiàn)過敏現(xiàn)象，嚴(yán)重的甚至可能導(dǎo)致肝炎、肺炎及肝臟損害[1]?？傊兹┦且环N相當(dāng)危險的化學(xué)物質(zhì)，可以的話最好不要在濃度偏高的環(huán)境中久留?！?/p>

“啊，居然這么嚴(yán)重！”姑姑和姑父大叫出來，臉色都變了。

“不過不用擔(dān)心，姑姑你們只需要暫時搬出來，等一段時間甲醛揮發(fā)完全再住進(jìn)去就沒事了?！?/p>

“小泉真是有見識，等小寶寶以后出生了，我定要叫他好好向你學(xué)習(xí)！”姑姑摸著肚子高興地說。

小泉又驚出一身冷汗，雖然他也為姑姑有喜感到高興，但卻無法直率地笑出來，他緊張地補充道：“姑姑啊，甲醛可是會傷害你肚子里的小寶寶??！有研究表明，甲醛可能會導(dǎo)致懷孕期間胎兒停止生長發(fā)育，心腦發(fā)育不全，嚴(yán)重可致畸形和流產(chǎn)等嚴(yán)重后果，還會增加自然流產(chǎn)的風(fēng)險[2]！目前甲醛已被世衛(wèi)組織列為一級致癌和致畸形物質(zhì)，也就是明確了有致癌作用的物質(zhì)！[3]”

姑姑的臉色鐵青，有些說不出話來。

“你先別急，昨天咱才去做了胎檢，一切都正常，應(yīng)該不會有事的?！惫酶赴参恐霉谜f道，但看得出他的臉色也不好看了。

“小泉啊，真是太感謝你了，要是真出了什么事，我和你姑姑……”

“是啊，姑姑有你這個侄子真是太好了！”姑姑緊緊握著小泉的手，小泉也報以微笑，并且說道：“姑姑啊，不用擔(dān)心，只要暫時搬出去就沒問題了，小寶寶會健康成長的，等以后我可就能當(dāng)哥哥了！”

“哈哈，好，以后滿月酒，姑姑第一個請你！”

車?yán)镏饾u又充滿三個人的歡聲笑語，小泉很慶幸自己學(xué)了化學(xué)，能夠在生活中保護(hù)身邊的人。

2 甲醛的凈化

三人在飯店吃完飯后，小泉盛情邀請姑姑和姑父到自己家里先住一段時間，姑父有些為難地說道：“如果只住幾天也就算了，但是要住那么長的時間，會給你們添麻煩的啊！”

“姑父不必?fù)?dān)心，我有幾個妙招來快速除去甲醛，這樣你們就能很快搬進(jìn)新家去了?！?/p>

“不愧是小泉，真棒！趕緊說給姑父聽聽呀?！?/p>

“好，姑父你別著急，聽我細(xì)細(xì)講來。首先姑父需要把家里的窗戶全都打開，這樣有利于通風(fēng)，就能更好地將甲醛排出到室外?！?/p>

“好，小泉，別急，等姑父記錄一下?！闭f罷，姑父就從口袋里掏出手機(jī)，打開記事本開始記錄。

小泉見姑父記完一條，便又接著說：“接下來啊，姑父可以買些活性炭回來，放在家里不通風(fēng)的地方?！?/p>

“什么炭？”姑父有些疑惑地問道，“炭原來還有這樣的功效嗎？”

“對啊，”姑姑也有些不解地問道，“咱們以前在農(nóng)村也燒過炭，那東西只會弄得煤灰到處都是，怎么還能凈化室內(nèi)空氣呢？小泉，你可得好好給我倆解釋解釋?！?/p>

“好，這活性炭啊，和以前咱們燒的普通的碳可不一樣，活性炭表面有很多肉眼看不見的小孔，它能將甲醛這類有害的氣體吸到那些小孔里并且牢牢地吸附住，就像是海綿有很多小孔，可以用來吸水一樣?！?/p>

“哦，我明白了?！惫霉煤凸酶嘎冻龌腥淮笪虻谋砬椋酶秆杆賹⑦@一條記錄在手機(jī)上。

“接下來啊，還可以買一些甲醛清除劑，定期噴一噴，可以更快地消除甲醛?！?/p>

“這個甲醛清除劑又是什么原理啊，能不能給我們講講？”姑父好奇地問道。

“當(dāng)然可以了，市面上賣的甲醛消除劑中含有活性氨基，它去除甲醛的方法就要涉及到我們化學(xué)上的親核加成了?！?/p>

“那個什么加成是怎么回事？”姑父的眼神中充滿了好奇，就連姑姑也被吸引了。

“這就相當(dāng)于——”小泉從書包里拿出兩個條形磁鐵，“你們看，如果把這個條形磁鐵代表甲醛，甲醛最核心的部位就是羰基——碳和氧通過雙鍵形成的基團(tuán)，氧上帶有兩對孤對電子，而碳并不帶有孤電子，但是碳周圍的電子會被氧吸引過去，這使得羰基具有很強(qiáng)的極性——即氧帶部分負(fù)電荷而碳帶部分正電荷。就像是這根磁鐵一樣，我們讓N極代表氧，S極代表碳。而我們的甲醛清除劑中的活性氨基的氮和氧一樣帶有孤對電子，也相當(dāng)于N極，”小泉揮了揮手中的另一根磁鐵，話還沒說完就用手中磁鐵的N極靠近桌上那一根磁鐵的S極，兩者一下就結(jié)合在了一起，“N極和S極吸在一起，即氨基的氮和羰基的碳相結(jié)合，這樣，甲醛就被固定在了甲醛去除劑的液體中，這就使得甲醛從空氣中被除去(圖1)?！?/p>

圖1 甲醛與活性氨基的反應(yīng)

“哦，原來是這樣??！”姑父迅速地記錄在手機(jī)中。

“小泉啊，我之前看廣告說過植物可以去除甲醛，咱也可以買幾盆盆栽回去養(yǎng)養(yǎng)吧？”姑姑問道。

“當(dāng)然可以養(yǎng)，但是盆栽去除甲醛的能力并沒有那么強(qiáng)。香港浸會大學(xué)在2010年發(fā)表的報告發(fā)現(xiàn)植物降解甲醛的效率并不高，每平方米的葉片每小時能降解的甲醛的量只有0.1 mg左右[4]?！?/p>

姑父又問道：“那能不能用洋蔥、鳳梨什么的來除去，網(wǎng)上說用這些之后就沒有甲醛的味道了？”

“絕對不可以！這些植物只是掩蓋了甲醛的氣味，但并沒有真正地去除甲醛?！?/p>

“原來是這樣啊?！?/p>

“是啊，只要做到我之前講的幾點絕對足夠了！”

三人高高興興地離開飯店，向小泉家出發(fā)了。

3 甲醛的應(yīng)用

在車上，姑父感嘆道：“這個世界上要是少一點像甲醛這樣的有毒物質(zhì)，咱們的生活就能更加健康了啊。”

聽完這話，小泉笑著說：“那可不一定啊?！?/p>

姑父疑惑地問道：“此話怎講？”

小泉笑著說：“凡事都有兩面性，甲醛雖然有危害，但卻也有著各種各樣的功能。比如聚甲醛塑料，這聚甲醛塑料還廣泛用于汽車和消費電子產(chǎn)業(yè)，其具有良好的耐磨性、耐熱性、高剛性、低摩擦等特點，俗稱塑鋼、超鋼，在電器、電子、生活等應(yīng)用領(lǐng)域都有聚甲醛塑料的身影。明明甲醛具有毒性，但卻能廣泛存在于我們的生活中，真是天生我材必有用??！”小泉摸了摸汽車的門把手，微笑著看了看姑姑。

在一旁的姑姑坐不住了，趕忙問道：“為什么甲醛這樣的氣體可以變成性能如此優(yōu)秀的材料呢？”

小泉解釋道：“這就是化學(xué)的厲害之處了！首先讓甲醛與水在酸性條件下反應(yīng)，此時水中的氧會對甲醛的羰基碳進(jìn)行親核進(jìn)攻，這樣就會發(fā)生親核加成，得到水合甲醛，再通過一系列反應(yīng)得到甲縮醛，再加熱甲縮醛，此時甲醛就會被釋放出來，在催化劑的作用下逐漸聚合最終得到聚甲醛(圖2)?！?/p>

圖2 甲醛聚合

“這個親核進(jìn)攻就是你剛才講過的正負(fù)相吸，沒想到這還頗有一番中國傳統(tǒng)陰陽學(xué)的智慧在其中啊，我現(xiàn)在算是聽明白了，最后甲醛聚合在一起也是因為這個什么親核進(jìn)攻吧，之前你說過羰基碳帶部分正電，氧帶部分負(fù)電，正好大量甲醛就可以通過碳和氧不斷首尾連接下去，這樣就聚合成我們?nèi)庋劭梢姷乃芰狭?！”姑父激動地說道。

“的確是這樣呀！”姑姑也想明白了，沖小泉豎起大拇指。

小泉又補充道：“姑姑、姑父啊，你們應(yīng)該聽說過福爾馬林吧？”

兩人點點頭，表示知道，姑父饒有興致地問道：“難道福爾馬林也是由甲醛通過親核進(jìn)攻來制備的嗎？”

小泉回答道：“這個就沒有那么復(fù)雜了，福爾馬林通常是甲醛含量為37%的水溶液，在保存生物體和防腐等方面應(yīng)用廣泛。不僅如此，甲醛的水溶液還有殺菌消毒的功能，特別是在類毒素疫苗的生產(chǎn)過程中，往往就是使用甲醛來滅活相應(yīng)的細(xì)菌，還可以殺死不需要的病毒和病菌以防污染疫苗。”

“姑姑倒是知道防腐，但為什么甲醛可以消毒殺菌呢？”姑姑和姑父又有些疑惑起來。

“這個啊，且聽我細(xì)細(xì)講來！”

小泉清了清嗓子，繼續(xù)說道：“這就要從蛋白質(zhì)說起了，首先蛋白質(zhì)的種類數(shù)不勝數(shù)，它們有各種各樣的功能來維持我們生命體的正常運作，不管是人類、小動物，還是昆蟲、細(xì)菌，要正常地生存下去就需要結(jié)構(gòu)和功能完整正常的蛋白質(zhì)，否則最終就會危害生命體的健康，甚至導(dǎo)致生命體死亡。”

姑姑想了想問道：“也就是說甲醛可以破壞細(xì)菌的蛋白質(zhì)從而做到殺菌消毒嗎？”

“不愧是我的姑姑，你說對了！”小泉豎起大拇指夸獎道。

“哪里，都是小泉講得好，連姑姑都能聽明白?！?/p>

“那甲醛是如何破壞細(xì)菌的蛋白質(zhì)的呢？”姑父的語氣中充滿著好奇。

“這就要談一談蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)了，”小泉不緊不慢地說道，“首先蛋白質(zhì)是由氨基酸組成的，而組成蛋白質(zhì)的氨基酸都有一個共同的特點，就是具有氨基。之前我們也知道了，利用甲醛去除劑除盡室內(nèi)甲醛時就利用了活性氨基來親核進(jìn)攻甲醛的羰基碳，這里的蛋白質(zhì)與甲醛作用的方式也是類似的?！?/p>

“哦，我明白了，剛才你說蛋白質(zhì)由氨基酸組成，而這些氨基酸上都具有這樣的氮原子，那這些氮原子就能親核進(jìn)攻甲醛從而與甲醛相連！”姑姑激動地說出了自己的想法。

“沒錯，與大量的甲醛相連會導(dǎo)致蛋白質(zhì)本身的結(jié)構(gòu)遭到破壞(圖3)，最終甚至還可能會形成沉淀，但總的結(jié)果就是蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)被破壞失去功能，這樣，病菌也好，病毒也罷，都難以維系自身的生存了，也就達(dá)到了殺菌消毒的效果。”

圖3 氨基酸與甲醛的結(jié)合

4 結(jié)語

姑姑和姑父到了小泉家，向小泉的父母夸獎了小泉，并且感嘆道，這甲醛真是奇妙，雖然會危害人的健康，但是也能殺滅細(xì)菌，制作各種材料，為我們的出行安全保駕護(hù)航，真可謂是健康的標(biāo)尺啊！