1999年至今在中科院南京土壤研究所土壤与可持续发展国家重点实验室工作,一直从事有关农田生态系统对全球气候变化或环境污染响应机制的研究,多次参加国家自然科学基金重大、国际合作项目及相关国内、国际会议,发表相关论文四十余篇,其中SCI论文12篇。目前在研课题:国家自然科学基金面上项目 (30470334) “大气CO2浓度升高条件下作物与杂草竞争关系的变化机制”;中国科学院知识创新工程重要方向项目 “FACE情形下的稻田生态系统响应与适应”(KZCX2-SW-133)。近期已开展的科研工作:大气CO2浓度升高条件下作物与杂草竞争关系的变化机制,大气CO2浓度升高条件下作物与杂草子代适应的生理机制,大气CO2浓度升高条件下作物的化感作用变化及机制,稀土农用的植物毒性和剂量效应等。
春秋战国时期:已经认识到了丹砂、云母、水银等。
汉代:逐步总结出各种炼丹方法,其中包含大量化学反应,典型的炼丹结果如下:“丹华”(硫化汞加热得到汞)、“神符”(水银、黑铅升炼转化为为氧化汞、四氧化三铅)、“神丹”(雄黄、雌黄混合升炼而成,成分主要为升华的硫化砷)、“还丹”(水银、雄黄、禹余粮混合升炼,主要成分为汞、硫化汞、雄黄)、“炼丹”(由巴越丹砂、雄黄、雌黄、曾青、巩石、石胆、矾石、磁石升炼而成,成分主要为丹砂与雌雄黄)、“柔丹”(水银升华所得,成分主要是氧化汞)、“铁丹”(玄黄涂布的丹釜升炼水银、曾青、磁石粉,主要成分为氧化汞)、“寒丹”(水银、雄黄、雌黄、曾青、矾石、磁石混合炼成,主要成分为汞、硫化砷、氧化砷、氧化汞)
东汉中期的炼丹家狐刚子。他提出了石胆精(硫酸)、朱砂等药物熔炼,其中他提到对硫酸铜和硫酸亚铁加强热可以得到一种烟,这种烟入水化为一种液体,”入万药,药皆神”,是已知最早制备硫酸的记载。另外他还提出了一种炼锡灰坯炉法,将金银矿粉与铅共炼,分出渗有金银的铅坨,焙烧后吹掉氧化铅,从而提纯金银,可见已经认识到了金银和其他金属金属形成的合金。东汉魏伯阳的《周易参同契》是中国最早的炼丹理论著作,强调“变化由其真,始终自相因”的观点,也简略的描述了丹鼎构造。书中说“汞白为流珠”、“太阳流珠,常欲去人”、“得火则飞,不见埃尘”,说明认识到汞具有流动性、不易控制,又接着说“卒的金华,转而相亲,化为白液,凝而至坚”,发现汞能和铅组成合金。
中国最早的本草著作《神农本草经》受炼丹术强烈影响,记载药物347种。其中将药品分为3种:“上品”无毒,“中品”服用需斟酌,“下品”毒性强,不可久服。其中将丹砂归为无毒,是错误的,但亦发现它“能化为汞”,已认识到硫化汞加热能分接出金属汞。
魏晋时期:提到一种“九转神丹”,以赤盐(含氧化汞)、艮雪(氯化汞和氯化亚汞)、玄白(醋酸铅)为原料,反复精炼之后得到“还丹”(成分可能为氧化汞)。[25]《黄白》还公开了一些他收集到的黄白术方,强调制作金银是延年而非致富的手段。同时还提到了铁和硫酸铜的置换反应
一、墨翟
墨翟(公元前479—381),先秦时期墨派思想的创始人,著有《墨经》。在该书中说到:“非半不 昔斤 则不动,说在端。……昔斤 必半,毋与非半,不可昔斤也。……端,是无间也。”意思是说物质到一半的时候,就不能斫开它了。物质如果没有可分的条件,那就不能再分了。墨子的“端”即为物质的最小单位,有现代原子的意义,意味着他对物质非连续性的认识。他的这一认识和古希腊哲学家德漠克利特所提出的原子(不能再分)基本上是同时代的,所以说原子概念的最提出不能抹煞墨子的功劳。
二、刘安
我国西汉时的炼丹家。他著的《淮南万毕术》中记载着“曾青得铁,则化为铜。”意思是说铜遇到铁时,就有铜生成。实质就是我们现在所说的铁和可溶性的铜盐发生的置换反应。这一发现要比西方国家早1700多年。在宋朝时采用这一方法炼铜已有相当规模,每年炼铜达5×105kg,占当时铜产量的15%—25%。这种炼铜方法在我国最早,是湿法冶金的先驱。
刘安在他的《淮南子》中写到:“老槐生火,久血为磷。”这句话实质说的是磷的自燃现象。刘安在西汉时能发现这一现象,说明他对磷有所了解。而德国的布朗特是在1660年从尿中发现磷的,他的发现比刘安晚1000年。那么磷的最早发现者应该是刘安。
三、魏伯阳
我国东汉时期炼丹家。生卒年代不详。会稽上虞(今浙江上虞县)人。撰有《周易参同契》,此书是现存世界上最早的一部炼丹术专著。其中化学知识丰富。记载着“丹鼎”这 一化学反应装置,记述了汞易挥发的特性以及汞和硫化合为丹砂(硫化汞)、汞和铅汞齐(汞铅合金)等化学知识。
四、葛洪
我国晋代炼丹家、医学家,自号抱朴子,丹阳句容(江苏句容县)人。著有《抱朴子》一书,所含化学知识丰富。他曾谈到:“丹砂烧之成水银,积变又还成丹砂。”这句话所指的化学反应是:①红色硫化汞(丹砂)在空气中加热生成汞:HgS+O2 ====== Hg + SO2↑②汞和硫在一起研磨生成黑色HgS:Hg + S ====== HgS ③黑色HgS隔绝空气加热(升华)变成红色晶体HgS: HgS HgS
这一事实说明葛洪对化学反应的可逆性初步有所了解,这一了解在当时化学还处于萌芽时期是很了不起的。
五、蔡伦
我国东汉和帝时曾任主管制造御用器物的尚方令。宦官。桂阳人(今湖南来阳县人)。他总结了西汉以来的造纸经验,改用便宜的材料:树皮、碎布、破鱼网为原料,经过精工细作,造出优质纸,被称为“蔡伦纸”。后世人们将蔡伦称为造纸技术的发明人。1000多年来,我国的造纸材料大致都是依照蔡伦的办法加以推广的。
公元751年,唐军与阿拉伯人打仗,唐军败,士兵被俘,俘虏中有造纸工人,将造纸技术传给阿拉伯。然后相继传给了埃及、摩洛哥、西班牙,直到欧洲。
六、陶弘景
我国南北朝(公元5世纪末)时期有名的医学家和炼丹家。他著的《本草经集注》就有焰色反应的记载。书中这样写到:“先时有得一种物,其色理与朴消大同小异,月出月出如握不冰,强烧之,紫青烟起,云是真消石也”。朴消指的是硫酸钠,消石指的是硝酸钾(当时的“消”和“硝”混用)。所以说陶弘景是最早运用焰色反应的人。德国化学家本生是在1854年才发现焰色反应的,比陶弘景的发现晚1000年。
七、马和
我国唐朝的炼丹家,是世界上最早发现氧气的人。马和写的一本书叫做《平龙认》,书中谈到:空气的成分复杂,主要由阳气(N2)和阴气(O2)组成,其中的阳气比阴气多得多……马和还进一步指出:阴气还存在于青石(氧化物)、火硝(硝酸盐)等物质中。如果用火加热它们,阴气就会放出。他认为水中也有大量阴气,不过常难把它取出来。
马和的《平龙认》一直流传清代,后来被德国侵略者乘战乱抢走,我国现无保存。不过,在1807年俄国彼得堡科学院的一次学术讨论会上,德国汉学家朱利斯·克拉普罗兹(Klaproth)宣布了一篇论文,文中说他见过《平龙认》的中文手抄本。近代一些国外专著也提到了马和及《平龙认》。如英国梅勒的《无机化学大全》,苏联湿克拉索夫的《普通化学》教程。湿克拉索夫写到:“在8世纪时,中国学者马和的著作中就明确指出了空气组成的复杂性,提出了制备氧气(阴气)的方法,并发展了燃烧的假设。
瑞典化学家舍勒和英国化学家普利斯特里发现氧气是18世纪70年代,比马和的发现要晚1000年。
八、孙思邈
我国唐代医学家。京兆华原(陕西耀县)人。最早记录了黑火药的配方。他写的《丹经内伏硫磺法》载于孟要甫的《诸家神品丹法》第五卷中,对黑火药的配方就有记载。到宋朝时黑火药的生产和应用就很熟练了,火药武器就很先进。公元1225年—1248年由商人将黑火药传入阿拉伯等国家。
九、沈括
北宋仁宗进士,杭州钱塘人。是我国历史上一位卓越的科学家。晚年退居润州(今江苏镇江)梦溪园。写的《梦溪笔谈》一书是世界上科技史上一本重要著作,反映了我国北宋时期自然科学达到的高度。为了纪念他,1979年国际上曾以沈括的名字命了一颗新星
沈括在《梦溪笔谈》这本书中最早记载了石油的用途,并预言“此物后必大行于世”。我国古代称石油为“石漆”、唐代叫“石脂水”、五代时叫“猛火油”。沈括第一个提出了“石油”这个科学的命名,后来世界各国也基本上采用了“石油”这一名称,沿用至今十、宋应星
我国明代著明的科学家。江西奉新人,出身官僚。一生著作很多,在自然科学方面的代表作是《开工天物》。该书发表的初期轰动全欧洲,在日本兴起“开物之学”。就在科学技术突飞猛进的今天,仍有许多学者对《开工天物》很感兴趣。《开工天物》成为世界科学技术的名著。
《开工天物》中的化学知识是相当丰富的。像该书中叙述的连续鼓风的活塞木风箱比欧洲早100多年。记述的锌的冶炼和铜锌技术是世界上首次文献记载。所以说宋应星是锌元素的发现者。
《开工天物》中有对磷火的记述:“暮夜鬼火游烧……孤野墓坟……直待日黄昏,此火中隙而出……”说明宋应星生前已发现磷的自燃现象。这一发现要比德国的布朗特发现的早。因为布朗特是1669年从尿中发现的,而宋应星已于1661年(历史辞典中)去世。他的《开工天物》在1661年以前早已完成。所以说宋应星发现磷的自燃现象比布朗特发现磷早。
十一、徐寿
我国清末科学家。江苏无锡人。我国近代化学史上一位重要人物。他一生著作很多,在化学方面主要有《化学鉴原补编》、《化学考质》、《化学求数》等书籍。他的著作系统地介绍了19世纪七八十年代化学知识的主要内容。此外他于1875年在上海创立了“格致书院”(格致即格物致知,清末时对物理、化学的总称)公开讲演自然科学知识,还进行化学演示实验,对我国近代化学的发展起了重要的促进作用。
氧气的名称就是徐寿命名的。他认为人的生存离不开氧气,所以就命名为“养气”即“养气之质”,后来为了统一就用“氧”代替了“养”字,便叫这“氧气”。
十二、侯德榜
侯德榜(1890—1974),福建闽侯人。早年留学美国。1920年获哥伦比亚大学研究院化学工程博士学位。1921年回国。为我国的制碱工业做出了卓越的贡献。是世界著名的制碱专家。他与范旭东创办了我国第一家民族制碱企业。1925年国产“红三角”牌纯碱在美国费城博览会上荣获金质奖章。他写的《制碱》一书1932年在美国出版,这是世界上第一部有关纯碱工业生产的专著。
1939年侯德榜首先提出联合制碱的连续工程,在世界上被称为“侯氏制碱法”,该法的特点是将制碱厂、合成氨厂、石灰厂联合了起来,降低了成本,提高了利用率,制碱的同时生产化肥(NH4Cl)。这是世界制碱工艺上的重大突破,对制碱和化肥工业做出了杰出贡献。