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管理與檢索，我們並將採不定期更新的方式出刊，以增加稿件收集與處理的彈性。原則上我們每月都會為您刊登數篇新的基礎科學相關文章，敬請期待。近來缺水的問題嚴重，當然這主要是天災的因素，但同時也暴露出了水資源管理及普及化的問題。使用高品質的水應該是現代化國家中國民的基本權利，因為人類的健康與飲用水的品質有著非常密切的關聯。然而，水資源的不穩定性乃至於匱乏的現象是世界上大部分地區現在或不久的將來都需要去面對的問題。在許多地區用水的問題在短時間內甚至比能源問題來的更為嚴重。如何加強管理，保育，調配，開源都需要充分的檢討與長期的規劃，而不是待災害來臨是再交相指責推卸責任。望著即將前來的鋒面，我們衷心期盼能好好的下幾天雨紓解一下這次非常嚴重的旱象。本期要感謝于老師及陳信義同學所提供的一篇非常有趣關於紙的報導。
五星連珠拱新月
萬眾同心盼甘霖
中正大學化學系
胡維平
刊登日期
91,5,13
四、五月份的黃昏可見金木水火土五星連珠的奇景，這是由於從地球角度觀察這五大行星剛好都運行到太陽的東側，這種情況並不常發生。本週在日落後一彎新月將游動於這些行星之間，景色將更加璀璨，但只怕在今日這忙碌而浮華的社會裡少有人會抬起頭去留意這大自然的美景。
太陽系中，水星是最靠近太陽的行星，通常只有在日落後或日出前很短暫的一段時間才能看見，據說大天文學家泰谷因為住的靠近河邊水氣太重而一輩子沒看過水星。水星是類似月球表面般的乾枯世界，和水其實是扯不上什麼關係的。只是台灣再不下雨就要跟水星表面頗為相似了。金星古稱太
白金星，西方人稱之為維納斯，是夜空中最明亮的星體，曾有不少人把它當成飛碟。我記得小時候看金星總是非常的白，像是黃昏夜空中一顆明亮的鑽石；可是近幾年來，金星看起來總是黃黃的，不曉得是老眼昏花還是空氣污染的緣故。
金星也是距離地球軌道最近的一顆行星，大小也和地球差不多，只是金星表面覆蓋著大量不是很友善的氣體，而且處於嚴重的溫室效應之下，並不是什麼可愛的地方。我們若是持續讓地球的溫室效應發酵，這兩顆兄弟行星可真的要變成難兄難弟了！小時候曾讀過一本書在探討將藻類移植金星的改造計畫，二十年下來，人類的太空科技的進步似乎遠不如想像中的快速。火星是地球軌道外的第一顆行星，比
地球稍微小一些，近百年來充滿著神秘的色彩。火星大概就是因為非常紅才叫火星，每兩年會與地球接近一次而格外明亮，其他時候，例如現在，在夜空中看來並不怎麼起眼。火星上的南北極有冰帽，隨著季節有著明顯的變化；火星表面有高山、有峽谷、有風砂，天空還有兩個奇怪的小月亮。火星上到底是否曾經有生物是近年來被熱烈討論的話題，目前的研究似乎指出至少在不久以前火星上曾有大量的水。感覺上，有大量的水而沒有任何生物似乎是不大可能？這幾年美國有大規模的火星探測計畫，或許火星之謎可在十年之內有所答案。
木星是太陽系中最大的行星，直徑超過地球的十倍，主要是由氣體組成，應該沒有一個固體的表面。淡黃色的木星常常是夜空中最亮的星星，由於距離地球較遠，一年中亮度變化不是太明顯。從低倍的望遠鏡中可見到四大衛星繞著木星旋轉，不難想像當年伽利略看到這景象的心情。現在我們知道木星與它周圍超過二十顆的衛星構成一個非常複雜而有趣的世界。比如說在IO衛星上佈滿了活躍的火山，在Ganymede衛星表面的冰層下甚至可能有一些原始的生物！從小望遠鏡中也不難看到木星表面有明顯的帶狀
條紋，這主要是由非常劇烈的大氣層活動所造成的。五月份的土星已非常接近太陽不容易看見，但土星那美麗的光環只要見過一次就會讓你終身難忘。土星顧名思義就是顏色很”土’’，它的各種性質與木星非常類似，但它那亮麗的光環是太陽系中獨一無二、無可比擬的。由太空船傳回的資料顯示，土星光環主要是由細小的冰晶、塵埃及岩石所組成的非常複雜的結構，靠著數顆小衛星扮演著牧羊犬的角色將這種不穩定的結構以重力維繫著。土星也有著非常龐大的衛星群，最大的衛星泰坦比水星還大，上面有著濃密的大氣以及深達數公里的甲烷海。
從校園一角仰望黃昏夜空，金星土星相互輝映，氣勢萬千，難怪古人夜關星象會有這麼豐富的聯想。夜空雖美，但久旱不雨也實在令人憂心。進年來不少研究指出，淡水的匱乏已是人類所面臨的一項重大危機，而且在未來情況可能將會持續惡化。自古以來人類的文明是建立在淡水取得之上；在今日文明的社會中，人類依然非常的依賴淡水作為灌溉、工業製程、及生活所需。由於自然環境的改變與破壞，氣候的持續不穩定，以及人口的持續增加，淡水的供給的匱乏已到了非常嚴重的地步，供給不足的區域與人口將會逐漸增加，而人類的健康狀況與水質的好壞有著密切的關聯。未來數十年間大規模的水利建設與水土保持是維持人類文明的發展的重要課題。地球上其實水很
多，只是大都蘊藏於海洋中不易取用，而很大部分的淡水則集中於美國五大湖區。今後直接由海洋取水的需求可能會大幅提高。水是一種最簡單的分子，但許多水分子在一起的整體性質卻是百年來化學家所一直無法真正掌握了解的現象。地球上水的起源也是一個謎，四十六億年前地球生成之際應該不會有太多水的成分存在，近年來一種新的說法是地球上的水是來自幾十億年間冰隕石或彗星不斷的補充，這當然還有不少爭議，有趣的是愈來愈多證據顯示生物分子，甚至於原始的生物體，乃至於我們賴以維生的水以及所謂石化燃料都是來自外太空，人與宇宙關係之密切程度可能遠超過你我的想像。
紙
中正大學化學研究所
陳信義、于淑君
刊登日期
91,
5, 14
譯自Mairin Brennan “PAPER”
C&EN 2000, 78, 42.
紙已經有很久的歷史了，它的名字源出於紙草(papyrus)，
一種在尼羅河沿岸茂密生長的蓑衣草。在古代，埃及人將
這種植物內部的纖維抽出來製作成一種書寫東西的材料。
現在製紙的方法明確易懂：將纖維製成紙漿，讓紙漿纖維在抄簾上交織成膜、烘乾。早在西元105年，中國皇宮中的宦官蔡倫從桑椹、其他植物的組織纖維、破布以及廢棄的大麻製造出第一張紙後，便開始有製紙的製程產生了。其中經過了幾世紀，直到第八世紀中葉，才將這個發明傳到中亞。在第八世紀結束前，也是回教文化的黃金世紀，巴格達也開始有了製造紙張的科技。之後造紙技術傳入歐洲，到十四世紀，西班牙、義大利、法國和德國也都逐漸有造紙工廠。薄薄的手工紙在歐洲同時被製造。在當時，棉花、亞麻破布則是提供纖維材料的的主要來源。
十九世紀初期出現機械化的造紙技術，隨著生產力的提升，破布的需求也跟著劇增，但自從十五世紀中葉印刷術發明後，需紙量暴增，破布已供不應求了。造紙機器發明以後，在偶然的情況下，木材被拿來研究，取代破布。西元1840年在德國，接近製造紙漿的機器被開發。西元1866年美國的化學家Benjamin Tilghman在成漿的製程中加入亞硫酸鈉(Na2SO3)。西元1880年德國的化學家Carl F. Dahl則於成漿的製程中加入Na2SO3和NaHSO3。而木材則成為當時紙漿的主要材料。
木材、棉花和其它植物中含有纖維素，而紙則是纖維素中長鏈線性葡萄醣聚合形成的。在木材中，纖維素包混在木質素中，而木質素則被一種由不同單糖組成的聚糖類保護使其免於受傷害。為了將纖維素從柵狀聚合物（木質素）中分離出來，首先要將樹木的樹皮除去，再將木材絞碎搗成紙漿，然後將紙漿注入抄簾，水從抄簾排出，纖維則在其上編織成膜，再經一系列的乾燥、碾壓、燙平和其他的加工。以我們日常在寫的紙為例，加工時會在紙上填充一些抗水物質，以防止墨水滲透暈開。
機械的成漿製程有較高的產能，但是這種製程很耗能源，只能脫掉少量的木質素，紙張的品質也會降低，因此最常用於製造新聞用紙和一些低品質的紙。牛皮紙成漿，是當今最主要的化學成漿製程，雖然只能產生較少的紙漿，但脫去足量的木質素，可以做出較強韌的紙，來做食物袋，而殘留的木質素也使紙袋呈棕色。因此要做高品質的白紙必須經過漂白。傳統上是用氯氣來氧化木質素，但造紙工業的ClO2製程也造成環保的爭議，因此開始有對環境較溫和的臭氧漂白製程產生。在1980年以後，在芬蘭開始有以酵素為基礎的製程被開發用於工業上。這種製程是用xylanase來攻擊受聚糖保護的木質素，讓木質素易被氧化。UGA(University of Georgia,Athens)正在開發這種以酵素為基礎的漂白製程。 在製程中也用到無機的漂白觸媒，如聚氧化金屬SiV2W10O40，可以在一個封閉的循環中將木質素氧化成CO2和H2O。這個觸媒是由Forest Product實驗室..等單位開發。
用酵素除去新聞報紙和雜誌的除墨加工技術已被使用。在1990年代早期，UGA已經有這項成熟的技術了，這種酵素除墨技術和機械性的除墨技術（逐一的將墨水敲出紙面）比起來顯得有效率多了，這項新技術已被美國和其他國家的許多公司採用了。
另一方面，正被探索的生化成漿製程，可以節省能源消耗並改善機械成漿時，紙的強度。大約十年前FPL（成漿和造紙公司）及其他集團中的生化成漿成員發現一種白色腐菌植物可以咀嚼穿過木質素。這種菌類植物可以預先消化植物碎片產生柔軟的基質。一家英國公司已確定將他運用在商業上的可行性，而在美國和其他國家的團體也對這項技術感興趣。
根據AF&PA（美國森林和製紙協會），去年美國大量的製造出9690萬公噸的紙和硬紙板，在製程中浪費了9900萬cords（1 cords等於128立方英尺）的樹木，而回收的紙中亦浪費了3720萬公噸。許多的木材被用來做紙和其他樹木的相關產品，因此，森林必須做某種程度的管制，來保護其生態系統。為了促進這項管理工作，AF&PA和他們的成員堅決的採用SFI的指導方針。
破布仍舊被用來做耐久性、高品質的紙。以美國的紙鈔為例，自1879年來，紙鈔是混和從破布和軋棉機產生的廢棄棉花得來的再生棉（75%）和廢棄的亞麻（25%）製造的。從棉花和亞麻中的長纖維製造而成的紙鈔，可以存於粗糙的環境中，這也是為什麼紙鈔能和牛仔褲一樣在洗衣店洗過後仍舊完好。
