審核專家：甘強

北京理工大學講師，應用化學博士

它是由人工合成的氣體，距今已有百年歷史，它曾經(jīng)被用于美國研制核武器的曼哈頓計劃，也因為優(yōu)秀的絕緣特性被廣泛應用于各種電力設備當中。你或許感覺不到它的存在，但這種氣體確實時時刻刻存在于你的周圍，它就是隱藏在萬家燈火背后的氣體——六氟化硫。

但是很少人知道，六氟化硫是一種強烈的溫室氣體，對地球環(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年法國兩位化學家莫瓦桑（Moissan）和勒博（Lebeau）教授用硫在氟氣中燃燒獲得的。它的化學式為SF6，在常溫常壓下是一種無色、無臭、無毒、不燃燒、無腐蝕性的氣體。

SF6是目前已知化學穩(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；只有在幾千度高壓電弧作用下才會分解為硫元素和氟元素的原子氣，但電弧一旦解除，便會在極短的時間內(nèi)復合成SF6。

SF6具有十分優(yōu)異的絕緣性能，因為它有超越同類氣體的強負電性，能夠輕易吸附電場內(nèi)的自由離散電子，形成具有較大質(zhì)量的負離子，這使得它能有效地降低氣體中的電離碰撞，實際上就起到了絕緣作用。

在一般的電場中，SF6的絕緣強度能達到空氣的2倍以上，而且隨著氣壓升高，絕緣性能也會提升；同時因為SF6氣體的穩(wěn)定性，它對電弧也有遠超空氣的冷卻效果。

其實在實際應用中，科學家們發(fā)現(xiàn)SF6的絕緣能力能超過空氣的百倍，也因為這些優(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。

六氟化硫的應用

目前，SF6廣泛應用于電氣、航天航空、化學、物理、氣象、激光、醫(yī)學等領域。

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

在軍工領域中被用作魚雷或潛艇推進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；在光導纖維制造中用作隔離層摻雜劑；在合金的冶煉過程中，高純度的SF6及其混合氣體可作為保護氣體防止合金被氧化；在醫(yī)療領域，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)，被大量應用于電導設備系列。目前，在中壓配電設備中，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，人們并沒有意識到這種氣體具有的強大的溫室效應能力，以及其對環(huán)境帶來的危害。

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。因此SF6氣體在1997 年簽訂的《京都議定書》中被聯(lián)合國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，其可怕的溫室效應主要原因包括以下兩個方面：

首先，是SF6驚人的全球變暖潛勢值。全球變暖潛勢值（GWP）是直觀比較各種氣體對全球溫室效應影響力的一個指標，全球變暖潛勢指的是在限定的 100 年時間框架內(nèi)，不同溫室氣體產(chǎn)生的溫室效應相對于相同效應的二氧化碳的質(zhì)量，它以1千克CO2產(chǎn)生的溫室效應為單位，來對比不同溫室氣體對環(huán)境的影響?？茖W家檢測發(fā)現(xiàn)釋放1千克SF6相當于釋放23900千克的CO2，即SF6的氣候變暖威力是CO2的23900倍。

2019年，英國廣播公司報道指出，雖然CO2是公認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，對全球氣候變暖的助推作用與24個人搭飛機在倫敦與紐約之間來回一趟所排放的CO2相當。

其次，SF6極難被分解，且存在周期可長達三千多年，不斷積累，對溫室效應也有相當程度的助推作用。由于SF6是人工合成氣體，且具有相當穩(wěn)定的化學性質(zhì)，因此當它排放到空氣中后，極不易與其他物質(zhì)發(fā)生反應。隨著不斷地在大氣中積累，其所帶來的溫室效應也在持續(xù)增強。

目前，雖然SF6在各行各業(yè)應用廣泛，作用巨大，但是它也同時對大氣環(huán)境有著巨大的危害，是當之無愧的“最可怕溫室氣體”。因而近年來，國際各界上開始關(guān)注SF6的排放，各個國家已經(jīng)出臺一些政策來規(guī)范SF6的使用，加強對SF6氣體的收回和再利用。同時，SF6的一些應用行業(yè)已經(jīng)逐漸進行技術(shù)改進或者研究其他替代性氣體來減少SF6的使用。但是，SF6在電力電氣行業(yè)的消耗量依然是一個巨大的數(shù)值，而且就當前的研究成果來看，仍沒有一種單一氣體或者氣體混合物能在電力工業(yè)領域中全面替代SF6。

因此，應對SF6，即六氟化硫的溫室效應挑戰(zhàn)依舊任重道遠。