合成化学与现代农业_新课程标准-查字典化学网

合成化学为人类的生存发挥了不可替代的作用。19世纪以前，农业上所需氮肥的来源主要是有机物的副产品，如粪类、种子饼及绿肥等，这显然不能满足当时农业的需求。由于大气中4/5都是氮气，因此如何将大气中极其稳定的氮气转化成可以被植物利用的物质形式即所谓的“固氮”，一直是科学家关注的重大课题。

利用氮、氢为原料合成氨的工业化生产曾是一个挑战性课题，从第一次实验室研制到工业化投产，经历了150多年的时间。1909年哈勃（F．Haber）在600℃、200个大气压下，用金属锇作催化剂，以6%的收率成功地在实验室中获得合成氨，开启了合成氨的新纪元。后来博施（C．Bosch）进一步改进了这一技术（以铁为催化剂），成为著名的“哈伯-博施法”合成氨过程。合成氨的原料来自空气、煤和水，是最经济的人工固氮方法。今天，合成氨已经成为最为重要的化工产品之一，世界上每年合成氨产量超过2亿吨，以合成氨为原料的尿素产量达到1．5亿吨，在国民经济和社会发展中占有重要地位。合成氨的工业技术结束了人类完全依靠天然氮肥的历史，农业上使用的其它氮肥，例如硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥，都是以合成氨为原料，大大促进了农业的发展。由于这项革命性的合成技术，哈勃和博施分别获得1918年和1931年度诺贝尔化学奖。合成氨技术作为20世纪最重要的发明，显然是当之无愧的。

合成氨和合成尿素的发展为农作物的生长提供了充足的养料，而合成化学对农业的贡献远不止于此。大量事实表明，合成材料如农用薄膜、滴灌管材、合成农药等同样为现代农业做出了巨大贡献。如果不施用农药，世界粮食产量将因受病、虫、草害的影响而损失1/3。举例来说，在美国，如果不使用农药，农作物和畜产品将减产30%，而农产品的价格将增长50%—70%；由于美国是最大的粮食出口国，这个幅度的下降，会造成世界性的饥荒。不止如此，如果要弥补单产下降引起的粮食供给就必须开垦大量的土地，这必然会造成自然环境的破坏，更多的天然雨林或者森林植被要被用来进行农业生产。如果不用除草剂，人工除草不仅会大大增加农产品的生产成本，土壤流失的风险也将急剧增加；如果不用杀菌剂，不仅花生的产量将下降60%多，由病菌产生的天然毒素（毒性可能强于某些农药）的量也可能会急剧增加，对人类的健康产生威胁；随着世界越来越开放，外来生物的入侵愈演愈烈，如果一个外来生物入侵，不用化学农药应急处理，而使用生物方法则很难在短期内实现完全控制。除了依靠改良品种、提高栽培技术、应用转基因技术以及使用农机、化肥等措施以外，使用农药这一不可或缺的生产资料来防治病虫草害对农作物的肆虐，是提高农作物单产的一个十分重要的手段。我国粮食作物由于使用化学农药，每年挽回的粮食损失达5800万吨。对于我国这样一个人口众多、耕地紧张的大国，农药在缓解人口与粮食的矛盾中发挥了极其重要的作用。

但不可否认的是，农药的长期大量使用，对环境、生物安全和人体健康都可能产生较大的不利影响。上世纪曾一度广泛使用的农药滴滴涕（DDT）就是一个典型的例子，这给科学家们提出了一个不容回避的现实问题：在充分肯定农药的有利作用的同时，如何充分认识农药对生态环境和人体健康产生的危害以及如何防治农药对环境的污染危害。这既是一个挑战，但同时也为合成化学提供了一个更为重要的舞台。纵观农药的发展历史，从所谓的第一代农药到第五代农药，特别是第三代的昆虫生长控制剂、第四代的昆虫行为控制剂和第五代的昆虫心理控制剂，由过去的杀生、高度、广谱到现在的控制、低毒、选择性农药，这是合成化学与其它科学共同相互协作、相互促进的结果。

同时我们也应该看到，近些年来提倡的“回归天然”、“有机食品”等概念已经深入人心，使得农药似乎成了一个公众敏感的词汇，尤其是在当今食品安全堪忧的语境下，兼以不断涌现在公众面前的晦涩的化学名词，如“三聚氰胺”、“化学火锅”等等，更是将化学推向了“妖魔化”的境地。于是有人建议：人们不要食用任何一种连它的化学名字都读不出来的东西。若真的遵循这样的规则，恐怕没有一个人能存活下去，因为就连我们平日食用的白砂糖都不是所有人都能读得出它的化学名称。将一些化学物质用于食品领域并不是化学学科的错误，这不仅需要执法机关的严格筛查，也需要化学家的科普宣传，以减少公众对化学的误解和负面印象。

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