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石膏与人类生活的关系
人们每天都使用石膏,但却不知道含有石膏。我国已批准将其用作食品中的稳定剂和凝固剂、增稠剂、酸度调节剂用于下列食品:如豆类制品(按需添加),面包、糕点、饼干(最大使用量10g/kg),腌腊肉制品(最大使用量5g/kg),肉灌肠类(最大使用量3g/kg)。在食品上使用石膏时,需要按相关规范添加,添加过多则会导致胃胀等身体上的不适。
石膏也可用于工艺美术、化妆品、药物、牙膏以及外科和矫形模型中。园丁使用石膏作为土壤的天然添加剂,以提高其可加工性和保持水分的能力,降低土壤碱度的腐蚀性也是一个有利的特征。但是尽管如此,如果处理不当,石膏会对皮肤,眼睛,粘膜和上呼吸系统造成刺激。刺激症状包括流鼻血,鼻漏(排出粘液稀薄),咳嗽和打喷嚏。
任何东西都不是十全十美,包括石膏也是一样。但提起石膏,就必须得说下厌氧细菌,它是一种常见的细菌,多存在于未正确加工的石膏中。当石膏变湿时,细菌会与水中的氧气一起作用,并将硫酸钙转化为硫化钙,产生一种叫做硫化氢的有毒气体,这种气体与臭鸡蛋味道类似,令人难闻。它会影响呼吸系统,引发皮肤疾病,引起眼睛发炎,将危害身体健康。最开始症状会呼吸短促、喘息等;若长时间接触硫化氢气体,则会导致呼吸衰竭,昏迷甚至死亡。
生活中石膏的主要用途
在生活中,石膏的用途极为广泛。透明完好的石膏晶体还可用于光学仪器。我国及发展中国家的石膏用于水泥工业,印度等国的石膏主要用于农业,美国、法国等发达国家的石膏用于建筑业。
在建筑业中,按一定比例将硬石膏粉参入水泥中可以调节水泥的凝固时间增加水泥的强度。还有人们身边常见的室内抹灰、粉刷建筑和石膏板等。用加水的石膏、砂及缓凝剂拌合成石膏砂浆,用于室内抹灰,抹灰后的表面光滑、细腻、洁白美观。石膏砂浆也可以作为油漆等的打底层,并可直接涂刷油漆或粘贴墙布或墙纸等。建筑石膏加水及缓凝剂拌合成石膏浆体,可作为室内粉刷涂料。我国生产中的石膏板主要有纸面石膏板、无纸面石膏板、装饰石膏板、石膏空心条板、纤维石膏板、石膏吸音板、定位点石膏板等。
在工业中,石膏在缺乏供硫资源时,可用于制造硫酸和硫酸铵,也可用于艺术模型、硫酸生产、纸张填料、油漆、粉笔。其中粉笔是人们生活中广为使用的工具,一般多用于在黑板上书写。粉笔的主要成分是硫酸钙,是一种白色沉淀物,不容易被分解,颗粒比粉尘大。国内使用的粉笔主要有普通粉笔和无尘粉笔两种,其主要成分均为碳酸钙(石灰石)和硫酸钙(石膏),或含少量的氧化钙。石膏在传统模具制作中同样不可或缺,多以注浆成型为主的浇铸生产中的基础材料一成型模具已成为制约浇铸造型、规整度、劳动生产率和生产成本的重要因素。
在农业中,石膏脱硫后可以做为农业肥料,能改良碱性土壤,多用于一般中性或酸性土壤,可以改善土壤结构,供给钙和硫成分。脱硫石膏中含有丰富的S、Ca、Si等,这些物质是植物必需或有益的矿质营养。钙是排在N、P、K、S之后的第5种营养元素,它可以增强作物对病虫害的抵抗能力,使作物茎叶粗壮、籽粒饱满,增施钙肥可以显著提高作物的产量与品质。对于碱化土壤,由于土壤胶体中含有过量的代换性钠离子、可溶性碳酸盐(以NaHCO3(俗称小苏打)和Na2CO3(碳酸钠)形式存在),土壤的pH值较高,土壤粘粒扩散,土壤对水和空气的渗透性降低,脱硫石膏改良碱化土壤的关键就是直接提供二价阳离子(Ca2+、Mg2+)来置换土壤胶体中的交换性Na+,降低碱化土壤的碱化度、pH值、钠吸附比等,并使土壤溶液中Ca2+浓度增加,从而起到改良的作用。
石膏在食品中的应用已经有了几千年的历史,在中国最初的应用就是大家普遍熟悉的点豆腐,随着社会的发展,被实践严格检验的安全、无毒的食品添加剂硫酸钙(食用石膏)在食用工业中的应用越来越广泛。在食品中的用途包括:营养剂,酵母激活剂,面团性质改性剂,固化剂,螯和剂,胶凝剂,发酵粉,pH调节剂,研磨剂等。作为固化剂时,则多用在罐装马铃薯、西红柿、胡萝卜、菜豆和胡椒粉中。食用石膏也被作为一种成分用于糖果蜜饯,冰激凌和其他冷冻的甜品中。食用石膏还被用在啤酒酿造中,在麦芽处理过程中添加此产品作为增加水中钙离子的含量。它在与食品接触的清洗剂中还被用作研磨剂。
在化学石膏领域,人们把二水石膏在一定的条件下长成的单晶,类似棉花丝的形状短纤维,叫做晶须,又称石膏纤维。石膏晶须被大量用在纸张上,利用石膏晶须去替代木纤维,则更环保;也可以用在橡胶里面,替代生胶,或者放在刹车片里面,便是摩擦材料;还可以用在塑料里面来替代塑料纤维。今后,随着我国社会经济的快速发展,石膏的用途将越来越广泛。
石膏晶须
(图片来源:百度百科)
在观赏石行业中,晶型完好且造型独特的石膏,作为矿物晶体观赏石,深受人们喜爱在观赏石市场有良好的销路,例如沙漠玫瑰。
最值得一提的是,石膏不仅可食用,还可以入药。在中药中则是一味清火良药。《本草纲目》、《神农本草经》和《开宝本草》等书中均记载:石膏,性辛、甘、大寒,归肺、胃经,可养阴清热,除烦止渴,活血止痛,收敛生肌。
沙漠玫瑰(石膏)
(图片来源:中国地质博物馆)
天然石膏
(图片来源:百度知道)(第三届“保护地球精彩地质”科普作品大赛优秀作品)
作者:
王成锡王斌梁婉娟(中国地质调查局发展研究中心)
顾强焦森王富强栾俊霞(中化地质矿山总局地质研究院)
编辑:张凡
美编:徐悦菡
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中国地质调查局科普办公室