編者按 連續(xù)多年,我國農(nóng)業(yè)發(fā)展持續(xù)向好,各項支農(nóng)事業(yè)穩(wěn)中有進(jìn),糧食生產(chǎn)不斷創(chuàng)出歷史新高,其中肥料的貢獻(xiàn)舉世公認(rèn)。在肥料以及飼料和食品工業(yè)中,磷是不可或缺的物質(zhì),而磷和磷礦資源的供給能力,決定著我國磷肥及復(fù)合肥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景。當(dāng)前磷肥和磷礦資源存在諸多問題,特別是中低品位磷礦的合理利用問題受到業(yè)內(nèi)外普遍關(guān)注,有識之士提出應(yīng)大力倡導(dǎo)“中濃度、多營養(yǎng)、功能性復(fù)合肥料”理念。為此,我們邀請全國鈣鎂磷肥技術(shù)進(jìn)步聯(lián)合體主任、鄭州大學(xué)教授許秀成,全國鈣鎂磷肥技術(shù)進(jìn)步聯(lián)合體常務(wù)副主任,鄭州大學(xué)教授侯翠紅,中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所研究員趙秉強,中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境與糧食安全研究中心副教授張衛(wèi)峰等專家撰寫了一組系列文章,于每周二、五刊登,以饗讀者,歡迎廣大讀者和業(yè)內(nèi)人士參與交流。
在國計民生的許多領(lǐng)域總會伴隨著“磷”的身影——磷肥是農(nóng)業(yè)增收的保證;禽畜的飼料中有了“磷”,就會使禽畜更健壯,收益增大;磷既是食品中的營養(yǎng)劑,也是食品品質(zhì)改良劑;有機磷農(nóng)藥是農(nóng)作物的守護(hù)神;含磷阻燃劑是火災(zāi)的克星;含磷的“骨水泥”是身體硬件的替身;含磷藥物是防治骨質(zhì)疏松、防癌的健康衛(wèi)士;磷是工業(yè)中的“萬金油”,用于汽油添加劑、抗腐蝕劑、防銹劑、防輻射劑、黃金萃取劑、鋰電池及其電解液……。這是趙玉芬院士在《磷與生活》一書中對磷的描述。
肥料離不開磷。2012年我國磷肥產(chǎn)量約1700萬t P2O5,實物量5500萬t,主要品種磷酸二銨、磷酸一銨、過磷酸鈣、鈣鎂磷肥、硝酸磷肥。據(jù)農(nóng)業(yè)部“全國肥料數(shù)據(jù)匯總研究平臺”統(tǒng)計,2012年我國磷肥用于小麥、稻谷、玉米三大主要糧食作物的量分別為152萬噸、132萬噸及85萬噸P2O5,每噸P2O5增產(chǎn)的三大主糧分別為15.1噸、23.3噸及17.4噸(比2000-2008年統(tǒng)計值有大幅度提高)。2012年三大主糧的產(chǎn)量12058萬噸、20429萬噸及20812萬噸,因施用磷肥使小麥增產(chǎn)2294萬噸,稻谷增產(chǎn)3073萬噸,玉米增產(chǎn)1472萬噸,磷肥對小麥產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率19%、對稻谷產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率15%、對玉米產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率7%;我國蔬菜產(chǎn)量約占全球產(chǎn)量50%,水果產(chǎn)量約占全球20%,2012年用于蔬菜、水果的磷肥量分別為231萬噸、232.5萬噸。磷肥對蔬菜、水果的產(chǎn)量與品質(zhì)均做出了很大貢獻(xiàn)。
飼料離不開磷。動物骨骼含磷12%,動物缺磷導(dǎo)致生長速度減慢,肉、蛋、奶的產(chǎn)量下降。飼料磷酸氫鈣在配合飼料中添加量占總量的0.5%~1.5%,可使肉、蛋、奶平均增產(chǎn)15%~20%。2010年我國飼料磷酸鈣實物產(chǎn)量超過300萬t。若按添加量1%計,可配制約3億t配合飼料。2010年我國肉類產(chǎn)量約8000萬t、禽畜產(chǎn)量約2800萬t、牛奶產(chǎn)量約3600萬t。按添加飼料磷酸氫鈣增產(chǎn)15%計, 2010年因磷的添加,對產(chǎn)量的貢獻(xiàn)約為肉類1200萬t、蛋420萬t、奶540萬t。
食品離不開磷。成人每天至少需攝入700mg~800mg的磷。人所需大部分磷由谷物、魚、肉、奶制品中獲得,約1/4從磷酸鹽食品添加劑中獲取。若按每人每天從磷酸鹽食品添加劑中獲得0.2克磷(美國為0.32克),則全國13.6億人每年需9.9萬t磷(22.7萬tP2O5)的磷酸鹽食品添加劑。我國已批準(zhǔn)使用20種含磷食品添加劑,其中磷酸二氫鈉和磷酸鈣可用于各類食物,磷酸三鈉、六偏磷酸鈉、焦磷酸鈉、三聚磷酸鈉可用于肉制品、焦磷酸二氫二鈉用于面包、餅干,它們可改善食品的色、香、味、形,保持食品的新鮮度和質(zhì)量。當(dāng)前食品行業(yè)的高新技術(shù)產(chǎn)品是淀粉磷酸酯,它具有自然降解的環(huán)保特色,年銷量達(dá)10萬t以上。
農(nóng)藥離不開磷。據(jù)統(tǒng)計,農(nóng)藥的使用每年可挽回近600億元人民幣的損失。有機磷農(nóng)藥在世界及我國農(nóng)藥工業(yè)中占有重要地位,有機磷殺蟲劑占?xì)⑾x劑總量的70%;有機磷除草劑草甘膦不僅除去雜草,也是土壤改良劑。目前,我國草甘膦產(chǎn)量世界第一位,生產(chǎn)能力達(dá)60萬t,且大部分出口。基于22種含磷的劇毒農(nóng)藥已被禁用,我國創(chuàng)制了一批高效低毒有自主知識產(chǎn)權(quán)的農(nóng)藥新品種,如南開大學(xué)創(chuàng)制的雙甲胺草磷、華中師范大學(xué)的氯酰草膦,四川化工研究院的殺蟲劑硝蟲硫磷等。
醫(yī)藥離不開磷。從生物體代謝產(chǎn)物、微生物發(fā)酵和海洋生物中發(fā)現(xiàn)了一些具有生物活性的有機磷化合物,它們是具有抗癌性、抗病毒、強心、降壓、抗骨質(zhì)疏松等作用;無機含磷材料是人體替代零件中最合適的材料,以羥基磷灰石為代表性的生物活性陶瓷、含磷的“骨水泥”,具有很好的生物相容性,把它植入人體內(nèi),其外表可以長出血管和神經(jīng),是人體骨骼的替代品。
我國骨質(zhì)疏松癥患者已達(dá)1億人,每年治療老人骨折的醫(yī)療費達(dá)150億元;在國外治療骨質(zhì)疏松的藥物中,雙膦酸鹽類藥物占75%,我國僅為25%左右;含磷藥物在抗腫瘤藥中占有重要地位,異環(huán)磷酰胺是毒性較低、適用范圍廣的抗癌新藥。
材料離不開磷。阻燃劑:我國每年約發(fā)生幾百萬場火災(zāi)。傳統(tǒng)的鹵素(氯、溴化合物)阻燃材料在燃燒時產(chǎn)生較多煙霧和有毒的鹵代氫,將逐漸被有機磷阻燃劑取代;金屬磷化處理:每年因金屬腐蝕造成的經(jīng)濟損失約占GDP總值的2%~4%,而金屬表面的磷化處理是為金屬穿上一層保護(hù)衣;鋰電池的正極材料:采用磷酸鐵鋰,具有使用壽命長,可循環(huán)充電2000次以上;磷化物光電材料:鹵代磷酸鹽、磷酸鈦氫鉀,有機磷化物光電材料磷雜環(huán)戊二烯、磷芴等都是新型發(fā)光材料;聚磷腈具有良好的生物相容性、生物降解性,能誘導(dǎo)組織和器官形成,是細(xì)胞和基因的活性材料。