中國鹽湖科技事業奠基人——柳大綱

位於青藏高原的柴達木盆地,有著總面積達2000多平方千米的大小湖泊90多個,其中許多都是鹽湖。

20世紀50年代中期到60年代,經常可以看到一支科考隊奔波在這些鹽湖之間,他們流連在這裡當然不是因為這裡有美麗的風景,而是因為鹽湖有著豐富的鉀、硼、鋰、鈉、鎂等國家急需的資源。

率領這支科考隊的就是我國著名的無機化學家和物理化學家,我國鹽湖化學的創始人和奠基人柳大綱。他曾任中國科學院化學研究所研究員、所長,中國科學院青海鹽湖研究所所長等職,1955年被選聘為中國科學院數理化學部委員(院士)。

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20世紀80年代柳大綱在南沙溝家中

1929年,柳大綱從東南大學化學系畢業後,加入中央研究院化學研究所,從此走上了科學研究的道路。

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1929年柳大綱在中央研究院化學研究所

20世紀30年代,中國的科學研究還處於人員少、科研單位少,資金短缺、儀器設備落後的狀態。就在這樣的條件下,柳大綱和著名物理化學家吳學周合作,研究了直線形分子的紫外光譜,標定出相應的鍵振動頻率,推算出鍵力常數。準確測定有機化合物的分子結構,對從分子水平去認識物質世界,推動近代有機化學的發展是十分重要的。

按照常人的看法,靠當時的設備條件是不可能做這類實驗的。但是柳大綱和吳學周等人因陋就簡,通過改進實驗技術,不僅完成了這些實驗,而且取得了許多具有重要意義的成果,柳大綱也因此成為我國分子光譜研究的先驅者之一。

在這一時期,柳大綱還對古代、現代陶瓷以及玻璃原料做過比較系統的研究。中國古代陶瓷精美絕倫享譽世界,有些燒製技術已經失傳,甚至今天都無法做到,柳大綱從化學的角度解開了其中的秘密,並對玻璃原料進行了深入研究,為製造優質玻璃提供了科學依據。

為了學習外國先進的科學技術,1946年柳大綱出國深造,並於1948年在美國獲羅斯特大學研究院博士學位。1949年,他攜帶著大批圖書資料回到祖國。中華人民共和國成立後,他以滿腔熱忱投入到新中國的科學事業當中。

中華人民共和國成立之初,在中央研究院、北平研究院等基礎上組建成立了中國科學院。1952年,他服從國家的需要,毅然和吳學周所長等很多化學所的同事一起從條件優越的上海搬遷到了到處是戰爭創傷、氣候寒冷的吉林長春,並放下了自己多年的研究方向,著手搞熒光料、土壤加固等國民經濟緊迫需要的科研課題。

50年代初期,我國生產日光燈用的熒光粉主要依靠進口,因西方國家的封鎖,價格昂貴。當時南京燈泡廠正在試製鋅鈹硅酸鹽熒光粉,但由於成本高、氧化鈹毒性大而難以大批量生產。於是柳大綱組織攻關小組,開展了X射線熒光硫化鋅系熒光料和日光燈熒光料的研製工作,這也是我國最早進行的新型日光燈熒光材料系統研究。經過刻苦攻關,研製組為南京燈光廠試製出中國第一支使用無毒熒光材料的日光燈,使我國日光燈熒光材料工業達到了當時國際新型熒光材料的水平。這種“無毒滷磷酸鈣日光燈熒光料”新工藝立足於國產原料,無毒安全,成本又低,很受歡迎,以後又在全國推廣,徹底淘汰了過去價高有毒的硅酸鈹系日光燈熒光材料,為我國日光燈工業做出了重要貢獻。

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柳大綱20世紀50年代初於長春

1958年,蘇聯突然單方面撕毀核合作協定,撤走了專家,中共中央和毛澤東主席決定,自力更生研製“兩彈一星”。柳大綱積極組織、領導中國科學院化學所的力量,承擔並圓滿完成了大量有關原子能化學的研究任務。

搞原子彈,最重要的問題是濃縮鈾的提煉問題,礦石裡能提煉出的天然鈾同位素235含量只有千分之幾,化學方面的科研任務很重。為了研製我們自己的核武器,柳大綱領導中國科學院化學研究所的三個研究室開展了核燃料前處理和後處理工藝中關鍵問題的研究。

經過兩年多的努力,柳大綱為核燃料鈾、鈈的生產和去汙等後處理做出了重要貢獻。他們做的鈾回收率的試驗結果,與當時美國阿拉貢實驗室發表的結果相同。柳大綱還和北京大學張青蓮教授合作進了高濃度硼同位素的富集研究,得到95%以上的硼同位素,為中國第一次核爆炸試驗提供了測定中子流所需要的材料。

1957年,已經年過半百的柳大綱急國家建設所急,毅然放棄卓有成就的研究項目,帶領一支科學調查隊,來到條件異常艱苦的柴達木盆地,致力於鹽湖的開發。他是第一位進入青海進行科學考察的中國化學家。

關於鹽湖開發的重要性,柳大綱曾在1959年的一篇報告中指出,柴達木鹽湖中蘊藏大量食鹽,可供全世界食用1000年,尤其是鉀、鎂、硼、鋰是社會主義工農業發展必需的無機化工礦物原料。但不同於金屬礦是死礦,鹽湖礦是一種活礦,對氣候條件變化很敏感。為科學又經濟地開發利用這些寶貴的資源,要求對礦產儲量進行地質勘探,對各種礦產的形成條件、過程和機制開展礦物學、地質學、地球化學研究。

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1958年12月與蘇聯全蘇鹽類科學研究所德魯斯·利托夫斯基教授(左)在柴達木鹽湖

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1958年12月與蘇聯全蘇鹽類科學研究所德魯斯·利托夫斯基教授(左二)

從1957年到1963年,柳大綱先後6次深入條件極為艱苦的西北戈壁灘的柴達木等地區。在考察期間,他和其他科研人員一樣風餐露宿、踏冰臥雪,經歷了不知多少艱辛。尤其是在大柴旦和察爾汗鹽湖地區,有令常人想象不到的困難和危險。那裡降雨量極少,炎夏像蒸籠,隆冬似冰窖,大風一年四季不斷。人們說察爾汗湖“天上無飛鳥,地上不長草”,此話絕非誇張。察爾汗鹽湖說是湖,其實那湖面完全是數十釐米厚的鹽和沙塵結成的硬硬的鹽殼。鹽殼下面是黃色的、比海水還濃十幾倍的鹽滷。過去,公路就從湖上的鹽殼經過,人們稱為“萬丈鹽橋”,因為那鹽殼硬得不僅可以走汽車,就是通火車,落飛機也沒有問題。不過,察爾汗鹽湖的地表結構很複雜,它還有不易被發現的沼澤,一旦有人陷下去不僅不能自拔,而且會被醃製成木乃依一般的乾屍,因為這沼澤中不是水而是濃濃的鹽滷。

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鹽湖所科考隊在察爾汗達布遜湖

三年困難時期,因為條件太艱苦,許多科考隊都從野外撤離了,可是柳大綱領導的鹽湖組不僅仍然奮鬥在柴達木盆地,還建立了野外工作站和實驗室。當時糧食緊張,每人月定量22斤,吃不飽,蔬菜副食也基本沒有。汽車缺油,有時停車待油,只好步行工作。生活用水要從100千米以外拉運,生活用煤有時甚至要步行20千米用肩膀扛回來。由於勞累過度,又缺少供給,幾乎每個人都有浮腫病,體重明顯下降。就是在這種艱難困苦的環境中,不論是科考人員、司機、炊事員、行政後勤人員都不願意離開這個團結戰鬥、分工協作的集體。更感動人的是有身孕數月的女同志也一直堅持在現場工作,直到臨產前一個月才不得不離隊。柳大綱雖年近六旬,年年親臨柴達木鹽湖,與其他同志們一起,同甘苦,共患難,一樣啃幹饃,喝涼水,進行調查研究,指導工作。因有高原反應,他經常睡不著覺,不能平躺著就斜靠在床上休息幾個小時,從不要特殊照顧,繼續堅持野外工作。這個時候,柳大綱已經住進了中關村特樓15號樓,如果他這時回到中關村,生活要好得多。因為國家為照顧他這樣的高級專家,幫助他們渡過困難時期,給他們發了特供卡,憑著一張小小的藍色紙片,可以買到一定數量的肉、蛋、黃豆和點心等。在那個時候,這些東西是非常難得的。然而,直到1966年,已經是62歲的柳大綱先生雖然身體不好,仍不顧同事的勸阻,堅持到野外指導工作。

柳大綱的心血和汗水沒有白流,他帶領的考察隊在這被鹽醃透了的荒涼之地,發現了一個又一個鈉、鉀、硼、鋰大型礦床,其中最大的察爾汗湖群蘊藏著上億噸氯化鉀,是迄今已發現的我國最大的可溶性鉀鹽礦床。

在大柴旦湖,柳大綱根據地球化學和物理化學原理在湖中最低窪地區佈置鑽探,在經過詳細分析研究後,終於確定大柴旦湖是我國大型硼礦礦床之一。這一發現和硼酸鹽的綜合利用研究於1989年獲中國科學院自然科學獎一等獎和1995年國家自然科學二等獎。

這些鹽類在國民經濟、國防及人民生活中具有重大的意義。氯化鈉除食用外,是製取金屬鈉、燒鹼、純鹼、氯氣、漂白粉等重化工產品的原料;鉀鹽如光鹵石氯化鉀是農業肥料與製取其他鉀的鹽類的原料。硼是許多工業及新技術材料所必需的,鋰是原子能工業所必需的,鎂是輕金屬及其合金的重要組成等。此外,盆地還有豐富的多金屬礦和石油、天然氣的蘊藏。有了石油和天然氣,再加以從食鹽而來的氯氣,人們可以製造出多品種的人造材料,如塑料、合成纖維和合成橡膠,等等。

柳大綱是1956年我國十二年科學技術發展遠景規劃中有關鹽湖科學部分的主要起草人之一。1963年,國家科委成立鹽湖專業組,制訂了鹽湖科學十年規劃。柳大綱提出分別在三個鹽湖建立三個工廠的構想:在察爾汗建一個年產10萬噸鉀肥的工廠;在柯柯湖建立年產250萬噸食鹽的工廠;在大柴旦湖建立生產硼鹽、鋰鹽的示範車間,並提出了一整套方案,為國家組織各方科研力量,開展對鹽湖的研究和開發,提供了可靠的依據。

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20世紀70年代後期鄧小平接見中外科學家(前排右一為柳大綱)

柳大綱是開發大西北、開發青藏高原的先驅,是我國鹽湖化學的奠基人,現在鹽湖化學已經成了無機化學研究的一個分支。在他的倡議下,中國科學院成立了鹽湖研究所,他長期擔任所長和名譽所長。

柳大綱為我國鉀肥工業的起步和鹽湖開發立下了汗馬功勞。1958年,中國科學院與蘇聯科學院進行“柴達木鹽湖勘探與利用”國際合作,在開展科學研究的同時,柳大綱先生安排調查隊員在察爾汗開始進行溝槽曬滷結晶光鹵石、加水分解生產鉀肥的工作,同時幫助地方建成鹽湖上的第一家鉀肥廠,當年生產近百噸鉀肥。現在年產20萬噸的察爾汗鉀肥廠正是在此基礎上發展壯大起來的。

1991年9月14日,柳大綱因病與世長辭,享年87歲。作為我國鹽湖化學的奠基人、青海鹽湖所的創始人,柳大綱先生的名字將被世人所牢記,柳大綱先生的偉業將被歷史銘記……


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