這種氣體由人工合成，曾經(jīng)被用于研制核武器，如今時(shí)時(shí)刻刻存在于你的周圍

審核專家：甘強(qiáng)

北京理工大學(xué)講師，應(yīng)用化學(xué)博士

它是由人工合成的氣體，距今已有百年歷史，它曾經(jīng)被用于美國(guó)研制核武器的曼哈頓計(jì)劃，也因?yàn)閮?yōu)秀的絕緣特性被廣泛應(yīng)用于各種電力設(shè)備當(dāng)中。你或許感覺不到它的存在，但這種氣體確實(shí)時(shí)時(shí)刻刻存在于你的周圍，它就是隱藏在萬(wàn)家燈火背后的氣體——六氟化硫。

但是很少人知道，六氟化硫是一種強(qiáng)烈的溫室氣體，對(duì)地球環(huán)境有著極大的危害。

六氟化硫的性質(zhì)六氟化硫是一種氣體材料，最初是1900年法國(guó)兩位化學(xué)家莫瓦桑（Moissan）和勒博（Lebeau）教授用硫在氟氣中燃燒獲得的。它的化學(xué)式為SF6，在常溫常壓下是一種無(wú)色、無(wú)臭、無(wú)毒、不燃燒、無(wú)腐蝕性的氣體。

SF6是目前已知化學(xué)穩(wěn)定性最好的物質(zhì)之一，在500～600 ℃的溫度下不分解，和酸、堿、水等均不反應(yīng)；只有在幾千度高壓電弧作用下才會(huì)分解為硫元素和氟元素的原子氣，但電弧一旦解除，便會(huì)在極短的時(shí)間內(nèi)復(fù)合成SF6。

SF6分子模型

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SF6具有十分優(yōu)異的絕緣性能，因?yàn)樗谐酵悮怏w的強(qiáng)負(fù)電性，能夠輕易吸附電場(chǎng)內(nèi)的自由離散電子，形成具有較大質(zhì)量的負(fù)離子，這使得它能有效地降低氣體中的電離碰撞，實(shí)際上就起到了絕緣作用。

在一般的電場(chǎng)中，SF6的絕緣強(qiáng)度能達(dá)到空氣的2倍以上，而且隨著氣壓升高，絕緣性能也會(huì)提升；同時(shí)因?yàn)镾F6氣體的穩(wěn)定性，它對(duì)電弧也有遠(yuǎn)超空氣的冷卻效果。

其實(shí)在實(shí)際應(yīng)用中，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)SF6的絕緣能力能超過(guò)空氣的百倍，也因?yàn)檫@些優(yōu)異的特性，SF6在各行業(yè)尤其是電力工業(yè)中有著極大的用途。

六氟化硫的應(yīng)用目前，SF6廣泛應(yīng)用于電氣、航天航空、化學(xué)、物理、氣象、激光、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。

高純度的SF6在尖端科研和生產(chǎn)部門中扮演著重要角色，被認(rèn)定為急需的特種氣體。

在軍工領(lǐng)域中被用作魚雷或潛艇推進(jìn)劑中的蝕刻劑和潔凈劑；在微電子工業(yè)中用于清潔氣體和蝕刻氣體；在光導(dǎo)纖維制造中用作隔離層摻雜劑；在合金的冶煉過(guò)程中，高純度的SF6及其混合氣體可作為保護(hù)氣體防止合金被氧化；在醫(yī)療領(lǐng)域，SF6可以作為一種安全的造影劑用于超聲造影，特別是肝臟腫瘤的造影檢查，一般將SF6經(jīng)靜脈注射，而后通過(guò)呼吸方式緩慢排除‥‥‥

而在電力行業(yè)中，SF6因其良好的絕緣性、滅弧性和化學(xué)穩(wěn)定性，已成為電氣工業(yè)中繼空氣、油之后的第三種絕緣冷卻介質(zhì)，被大量應(yīng)用于電導(dǎo)設(shè)備系列。目前，在中壓配電設(shè)備中，僅僅是使用六氟化硫作為滅弧介質(zhì)的中壓開關(guān)柜就有3000萬(wàn)套。如氣體絕緣全封閉組合電器、斷路器、電流互感器、電源開關(guān)、封閉式電容器組、變壓器、高功率電纜、避雷針等。

SF6的使用使電力裝置可以實(shí)現(xiàn)小型化、輕量化，節(jié)約了材料，降低了成本，而且確保裝置運(yùn)行的安全性，降低了噪聲，改善了工作環(huán)境。

然而，在六氟化硫被發(fā)現(xiàn)之初，人們并沒有意識(shí)到這種氣體具有的強(qiáng)大的溫室效應(yīng)能力，以及其對(duì)環(huán)境帶來(lái)的危害。

六氟化硫的環(huán)境危害隨著SF6氣體使用量的不斷增加，大氣中SF6的含量持續(xù)上升。目前，全球每年排放的SF6氣體總量相當(dāng)于1.25億噸二氧化碳（CO2），并且還在以每年10%的速度繼續(xù)增長(zhǎng)。因此SF6氣體在1997 年簽訂的《京都議定書》中被聯(lián)合國(guó)氣候變化公約締約方列為6 種限制性使用的溫室氣體之一，其可怕的溫室效應(yīng)主要原因包括以下兩個(gè)方面：

廢氣排放

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首先，是SF6驚人的全球變暖潛勢(shì)值。全球變暖潛勢(shì)值（GWP）是直觀比較各種氣體對(duì)全球溫室效應(yīng)影響力的一個(gè)指標(biāo)，全球變暖潛勢(shì)指的是在限定的 100 年時(shí)間框架內(nèi)，不同溫室氣體產(chǎn)生的溫室效應(yīng)相對(duì)于相同效應(yīng)的二氧化碳的質(zhì)量，它以1千克CO2產(chǎn)生的溫室效應(yīng)為單位，來(lái)對(duì)比不同溫室氣體對(duì)環(huán)境的影響。科學(xué)家檢測(cè)發(fā)現(xiàn)釋放1千克SF6相當(dāng)于釋放23900千克的CO2，即SF6的氣候變暖威力是CO2的23900倍。

2019年，英國(guó)廣播公司報(bào)道指出，雖然CO2是公認(rèn)的氣候變暖的主因之一，但是SF6才是目前人類已知的最可怕的溫室氣體。僅僅1千克的SF6，對(duì)全球氣候變暖的助推作用與24個(gè)人搭飛機(jī)在倫敦與紐約之間來(lái)回一趟所排放的CO2相當(dāng)。

其次，SF6極難被分解，且存在周期可長(zhǎng)達(dá)三千多年，不斷積累，對(duì)溫室效應(yīng)也有相當(dāng)程度的助推作用。由于SF6是人工合成氣體，且具有相當(dāng)穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)，因此當(dāng)它排放到空氣中后，極不易與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。隨著不斷地在大氣中積累，其所帶來(lái)的溫室效應(yīng)也在持續(xù)增強(qiáng)。

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目前，雖然SF6在各行各業(yè)應(yīng)用廣泛，作用巨大，但是它也同時(shí)對(duì)大氣環(huán)境有著巨大的危害，是當(dāng)之無(wú)愧的“最可怕溫室氣體”。因而近年來(lái)，國(guó)際各界上開始關(guān)注SF6的排放，各個(gè)國(guó)家已經(jīng)出臺(tái)一些政策來(lái)規(guī)范SF6的使用，加強(qiáng)對(duì)SF6氣體的收回和再利用。同時(shí)，SF6的一些應(yīng)用行業(yè)已經(jīng)逐漸進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)或者研究其他替代性氣體來(lái)減少SF6的使用。但是，SF6在電力電氣行業(yè)的消耗量依然是一個(gè)巨大的數(shù)值，而且就當(dāng)前的研究成果來(lái)看，仍沒有一種單一氣體或者氣體混合物能在電力工業(yè)領(lǐng)域中全面替代SF6。

因此，應(yīng)對(duì)SF6，即六氟化硫的溫室效應(yīng)挑戰(zhàn)依舊任重道遠(yuǎn)。