很难想象现代世界如果没有化学会是什么样子。作为一门研究物质的学科，化学自诞生之日起就和人类的需求紧密联系在一起。我们吃进去的一切，都是化学作用的结果。在和饥饿做斗争的过程中，人类发明了化肥、农药，以及各种各样的食品添加剂。如何吃得更好、更安全？让化学告诉你。
　　说到盐，人们马上能够联想起这种超级调味品的咸味。地球上到处都是盐，从占据大部分地表的海水、到人体内的血液，它几乎无所不在。
　　这是自古以来就存在的化合物。人们通过蒸发海水或从地下盐矿采集食盐，并利用科学技术充分发挥它的功效。除了能够给乏味的食物增添味道之外，食盐还有着一万四千多种用途——它可以使肉类保存得更久；也可以帮助铲除积雪；如果在盐水溶液中通电后，就会得到氯、苛性钠和氢等化合物，而这些是很多产业的基本原料。不过，盐究竟是什么？
　　姚建年（中国科学院院士 中国化学学会理事长）：钠跟氯形成氯化钠，就是我们生活中用得很多的盐。
　　化学家称它为氯化钠。不过，钠是金属、氯是卤素，在元素周期表上的排列位置相隔甚远，究竟是什么力量，使这两种元素结合在一起的呢？（图1）
　　世间万物都由元素组成。而元素由原子构成。科学家对原子结构的探索，或许有助于解开谜团。
　　在原子中，电子沿着固定的电子层，围绕原子核运动。每层的电子数目不同。比如钠有11个电子，2个在一层，8个在二层，在最外层只有1个电子。氯有17个电子，2个在一层，8个在二层，还有7个在最外层。要完全达到稳定状态，原子都希望最外层排满电子。所以钠原子会放弃外层的这1个电子，而氯原子的最外层显然缺电子，要得到1个才能圆满。这样，通过交换电子，钠原子和氯原子就黏在一起，变成了氯化钠。（图2）（图3）
　　所以，无论是来自于盐湖的盐，还是来自海洋的盐，都是由一份钠和一份氯这样化合的，所以全世界的食盐都是一个味道。
　　通过交换最外层的电子，两种元素可以结合成化合物。20世纪初，化学家根据这一理论制造了数百万种化合物，正是这些化合物，改变了现代人的生活面貌。
　　姚建年：只有化学才能创造新物质，到目前为止有3000多万新的物质是化学家合成出来的。
　　在世界科学史上，一群伟大化学家的成就和名字被永远地留在了人类社会发展的文明史册上。正是他们的努力，改变了现代人的生活。
　　在这些备受尊敬的科学天才中，却有一个极富争议的历史人物——德国人弗里茨·哈伯。1918年12月，就在瑞典皇家科学院宣布化学奖获得者是哈伯之前，他刚刚被战胜国列入战犯名单。这个化学家把自己的实验室变成了为战争服务的军事机构，并亲自担任德国毒气战的科学负责人。（图4）
　　将科学界的至高荣誉授予一个战犯，在当时引起轩然大波。瑞典皇家科学院认为哈伯当之无愧，理由是由哈伯发明的工业化合成氨法，“使人类摆脱了依靠天然氮肥的被动局面”。这个奠定现代化肥工业基础的科学天才，究竟做了些什么？
　　19世纪末，随着世界人口数量的快速膨胀，粮食需求量日趋增大，怎样在有限的耕地上生产出更多粮食，成为横亘在人们面前的一个现实难题。
　　如同人类离不开氧气，农作物生长离不开氮磷钾。科学家很早就认识到，给土地施含有氮的肥料，能有效地增加粮食产量。
　　周志强（中国农业大学理学院院长）：作物生长过程中必需的元素大概有16种，当然还有其它微量元素。在16种元素中，其实对植物生长很有好处，需要较多的就是氮磷钾三种元素。
　　
　　
　　说到氮，人们一定不会陌生。空气中有78%是氮气，看起来人们不必为生产化肥发愁。然而，事情并没有这么简单。
　　周志强：人们在很早以前就已经意识到氮在植物生长过程中起着非常重要的作用，但是氮气却没法被植物获得。因为空气中的氮气非常稳定，很多人试图通过氮气加氢气来合成氨气，找到一个固定氮的办法，找到一个能被植物吸收的氮的形式，但是做不到。
　　空气中的氮气像个“老顽固”，很难和其它物质发生反应，通常只有在打雷闪电时，少量氮气才会和空气中的另一种成分——氧气发生反应，生成一氧化氮，再经过一系列变化变成氮肥，随着雨水落到土壤中。农业上有句谚语叫“雷雨发庄稼”，说的就是这个现象。
　　一年中，打雷的日子并不多，面对空气中近乎取之不尽用之不竭的氮资源，却不能加以利用，这实在是很可惜的事。
　　姚建年：花生这个植物，能够利用光合作用，把氮转换成为有用的养分，但人工还没有办法做到那样。
　　如何将空气中“飘忽不定”的氮“固定”下来，生产成化肥，成为20世纪初各国科学家关注的焦点。其中，合成氨就是一种重要的人工固氮方法。
　　氢气与氮气反应能生成氨，氨是氮的一种重要化合物。但是，由于氮气不活泼，两者的反应很难进行。哈伯意识到，必须寻找到一种物质，能够使氢气和氮气的反应加快。
　　终于，经过无数次尝试后，哈伯在高温高压条件下，用金属锇做催化剂，成功地提高了合成氨的反应速度。
　　王佛松（中国科学院院士）：把两个原本不能反应的元素的能级，降到可以互相结合的级别，这就要靠催化剂。
　　催化剂堪称是化学反应的“变速器”，在化学研究和化工生产中，扮演着举足轻重的角色。弗里茨·哈伯的这一辉煌成就，使得他被永载史册。
　　周志强：合成氨的工艺在整个化肥的历史上非常重要，如果没有合成氨的工艺，很难想象氮肥从哪去获得那么的氮元素。
　　这是人工固氮技术的重大成就，从此之后，无论是北美洲的玉米，还是华北平原的小麦，都结束了对天然氮肥的依赖。
　　白春礼（中国科学院院长）：到目前为止，氮肥仍是农业必不可少的肥料，一直在使用。没有合成氨，粮食产量会大受制约，满足不了人类人口快速增长对粮食的迫切需求。
　　另一方面，合成氨推动了化肥工业及其它工业的迅猛发展，化肥如同粮食的“粮食”，带给人类的益处无法估量。
　　周志强：现在FAO（世界粮农组织）估计，化肥对粮食增产的贡献，大概在50%左右，如果没有化肥，全球粮食减产要超过50%。可见化肥对整个粮食增产起着决定性的作用。
　　韩国电影《金氏漂流记》讲述了一个现代鲁滨逊的故事。在无人小岛上，主人公无意中种下一颗玉米，一段时间后，他收获了一片玉米。
　　现实生活中，一株玉米可不会如此顺利地健康成长。除了地理、气候、品种等决定性因素外，它还要面临病虫害的考验。
　　自然界中的昆虫，大概有300种对人类有害，它们吞噬粮食、传染疾病。只要条件适合，害虫就会爆发成灾。人们不得不想方设法对付它们。
　　周志强：农业面临着很多灾害，最主要的是虫害。比如历史上蝗虫灾害频发，蝗虫所到之处，粮食几乎绝收。所有的天然农药，比如重金属农药，砷类农药，比如燃烧烟草，燃烧有味的植物，对蝗虫都没有效果。
　　传统的灭虫方法效果微乎其微，害虫不仅威胁着农业，还传播诸如疟疾、斑疹伤寒等疾病。
　　斑疹伤寒，一种由虱子传播的烈性传染病。仅仅第一次世界大战期间，它就吞噬了300万人命。人类迫切需要一种既能有效杀灭害虫，又对人类安全的化合物。
　　1939年，瑞士化学家保罗.米勒开发出一种化学杀虫剂。人们发现，当把它用在士兵身上时，虱子被杀死了。
　　周志强：它的化学名叫二氯二苯基三氯乙烷，名称中因为有二二三，英文缩写是DDT，所以把它简称为DDT。
　　人们排着队接受喷洒DDT，三个星期后，曾经肆虐的斑疹伤寒被控制住了。作为杀虫剂，DDT在农田中大显神通。喷洒DDT 的飞机在农田中穿梭，人类第一次找到了对付害虫的有效手段。
　　
　　周志强：DDT一方面能控制害虫，保证农业丰收，另一方面能控制一些疾病的传播。像由蚊虫叮咬而导致的疟疾，脑炎等。
　　DDT所到之处，因蚊虫传播的登革热、脑炎等，消失得无影无踪。发病率接近于零。
　　1948年，人类将一项至高无上的科学荣誉，诺贝尔生理与医学奖，授予DDT的发明者——保罗.米勒。在疾病防治领域和农业上一鸣惊人的DDT， 被视为人类的救星。（图5）（图6）
　　周志强：DDT之前没有化学农药，DDT之后有了666有机氯农药；若干年后出现了有机磷；再后出现了氨基甲酸酯。DDT开创了有机合成农药先河。
　　如果说化学肥料是一把确保粮食增产的利剑，那么以DDT为代表的化学合成农药，则是人类保卫粮食免灾的盾牌。
　　白春礼：粮食如果没有化肥、农药，天然产量满足不了人类对于粮食的需求。化学为人类粮食供给提供了最重要的保障。
　　随着科学认识的不断发展，人们发现DDT并非完全无害，化学性质非常稳定的DDT，进入了食物链，并在环境中不断累积。从海洋生物到人类的脂肪，到处都能发现DDT的残留。这种发现令人恐惧，人类对DDT的态度也发生了大转变。70年代后，DDT逐渐被各国明令禁止生产和使用。
　　随之而来的，却是疟疾在发展中国家的疯狂反扑。在非洲，每年因疟疾死亡的人数高达100万，其中绝大多数是儿童。平均每30秒，就有一名儿童死于疟疾。世界卫生组织不得不在2006年公开号召，在南部非洲开始重新使用DDT。
　　一方面人类已经离不开化学农药，另一方面它又的确对环境和健康有负面影响，如何正视化学合成杀虫剂，成为急需解决的社会问题。
　　白春礼：任何一个东西，包括新的技术，都有两重性，或叫双刃剑，关键看怎么利用它，化学也一样。它的发明可以造福人类，但如果使用不当，也会造成一系列问题。
　　
　　周志强：实际上，无论是我国还是国外，化学农药带来的环境问题，最严重的是化学农药被滥用，而不是化学农药本身的问题
　　我们的餐桌上究竟有多少化学农药？这已经成为公众最关心的问题之一。
　　周志强院长正在做的研究中，包括长期追踪我国几大地区市场上常见蔬菜的农药残留含量。值得一提的是，人们正是采用化学分析的方法才能鉴定污染物质，并寻求解决问题的办法。
　　周志强：化学家要努力去合成高效低毒易降解的农药。高效意味着在环境中使用的量越来越少；低毒就是尽量去合成对人类健康有较低影响的农药；降解就是喷洒农药把虫子杀灭后，能很快降解掉，而不是残留农药降解期非常长，带来很大累积对环境造成压力。
　　绿色化学概念已经逐渐深入人心。上个世纪，化肥和杀虫剂改进了农业生产，拯救了人类的饥饿危机。在现代，化学添加剂则改变了食品的味道、外观、实用性和营养价值。人类不但要求“吃得饱”，还要“吃得更好、更安全”。
　　现在的饮料，是多种化学物质调配的。主要成分包括：人造香料、柠檬酸、苯甲酸钠和玉米糖浆等。每年，我们都会喝掉大量这样的混合物。
　　周志强：一瓶饮料中逃脱不了着色剂，乳化剂，防腐剂等这些制剂。这么多的化学添加剂，是不是一定对人类造成很大危害呢？其实也不是。因为添加剂只要符合国家标准，添加量没那么大，它就是安全的。
　　只要去超市走一圈，便能够发现无处不在的化学的力量：品种丰富的冷藏肉、香甜的巧克力，以及各种口味的饮料……事实上，如果不依赖添加剂，几乎所有的加工食品都将无法存在。
　　周志强：没有化学食品添加剂，就没有现代食品工业。我们吃的面可能都是死面疙瘩，因你没有蓬松剂。饼干，方便面，啤酒，饮料全部都不存在。
　　我们吃进肚子的一切，都和化学有关。或许，是重新认识食品添加剂的时候了。
　　白春礼：比如，三聚氰氨是塑料的添加剂，是一个很重要的工业原料，但是放在牛奶里，则是非法的事，会产生严重后果。你说是化学问题还是管理问题？还是不法商人的道德、法律意识问题呢？不能怪化学家合成了三聚氰氨，而是不法商人为谋取暴利，而不顾道德和法律的约束。
　　近年来，随着食品安全问题不断被关注，各种各样的添加剂也在曝光下变得敏感。或许，和DDT一样，需要被重新审视的并不是这些化学品，而是我们自己。