一个玻璃瓶,可以在自然界中存在多久?真能存在200万年吗?
我们生活中随处可见的玻璃瓶,如果没被摔碎,或者被高温烫裂等人工毁坏,可以在家里放很久很久,传个一两代都没问题。但你知道吗?玻璃瓶实际的存放时间远比我们想象的要长的多。
有传言说,要是把玻璃瓶放在大自然中,它比塑料还难降解,起码可以完好无损地存在200万年。
那么这是真的吗?让我们一起来看看玻璃的原料和制作方式,是不是能扛200万年的风吹日晒雨淋。
玻璃为什么那么坚硬
制作玻璃的主要原料通常是多种无机矿物合成,比如石英砂、石灰石、重晶石、长石、纯碱等等,这些矿物中大多数都含有一种相同的成分:二氧化硅。因此,玻璃中的主要成分也是二氧化硅,此外再包含一些其他氧化物。
玻璃不容易损坏,主要靠的就是二氧化硅,这种物质的熔点和沸点都非常高,分别是1723度和2230度,若不是在专门的实验室或者工厂人工加热,自然界和普通百姓家里根本没有这么高的温度。
二氧化硅还有几个重要的特点是,坚硬有脆性,无色又透明,并且具有不溶性,人们生活中和科研中用的光学仪器上,也把二氧化硅当做主要原料。
既然复杂要求极高的光学仪器都能制,造出来的玻璃肯定质量也没得说。
二氧化硅坚硬的原因,得益于它特殊的原子排列结构。在二氧化硅晶体中,原子排列成四面体结构,四个氧原子在四面体的四个角上,硅原子则位于中心。
这样的四面体结构有很多个,它们通过每个四面体角上的氧原子连接起来,就是说,一个氧原子是两个四面体共有的,如此连接,一个氧原子就能与两个硅原子结合。
这种特殊结构叫非晶态固体,或者直接叫玻璃体,它非常的牢固,因此,由二氧化硅制作出来的玻璃就有了耐热、耐腐蚀和氧化,且硬度高的优点。要是再加入一些其他物质,玻璃连摔都很难摔碎。
比如通过特殊化学或者物理方法,在玻璃表面形成压应力,制作出来的钢化玻璃就有非常高的承载能力。风大吹不裂,捶打不易碎,抗弯强度能达到普通玻璃的3到5倍。
钢化玻璃即使遇到巨大的外力破坏,它也仅仅是碎成蜂窝状的钝角小颗粒,不会扎伤、割伤人体。
人类制造玻璃由来已久
人类掌握玻璃的制作技能已经有4000多年的历史了,美索不达米亚和古埃及遗迹中都曾出土过小颗的玻璃珠。
在4世纪时,古罗马人就开始在门窗上装玻璃球了,那时候我国还在用纸糊窗户,不抗风也不扛冻,可见古罗马人的文明有多先进。
从12世纪开始,玻璃制品成了商品,并且慢慢地进入了很多工业领域,成为必备材料。
1291年时,意大利人制造玻璃的技术已经非常娴熟,但那时候玻璃还是奢侈品,普通人用不起。直到1688年,有工匠制作出了大块的玻璃,这个奢侈品才走下神坛,成为普通人都能用的物件。这些古代的玻璃制品有些甚至流传到了现在。
比如在古罗马遗迹考古中发现的一些玻璃瓶,经历了2000多年的岁月洗礼,却依然没有什么磨损。可见,在玻璃制作技术不太发达的时候,玻璃的质量都非常好,用现代的技术制造,保存时间应该可以在2000年的基础上乘以10吧?
当然,古人制造的玻璃由于技术有限,坚硬度是足够的,可惜通透度不好。不过那时候的玻璃制品不像我们现在,主要用在建筑上或者杯子上来增加透光性,从古罗马人留下的玻璃制品能看出,他们的玻璃制品都很讲究艺术感,即使作为日常用品,也相当精美细致。
在现代,玻璃技术提高了之后,出现了深加工玻璃,完全可以按需制作。需要承载能力强的,可以做钢化玻璃、防弹玻璃、夹层玻璃等;想要保护隐私又能透光的,可以制作磨砂玻璃、压花玻璃、调光玻璃等。
这些玻璃虽然功能性不同,但坚硬度都非常好,因为功能多了后,坚硬度、抗压度、抗腐蚀度等等都成了玻璃制作的基本要求。
那这些玻璃真的放到自然界能挺200万年不坏吗?
玻璃的降解时间
一个物体的自然降解,主要靠的是光和微生物,尤其是微生物。
微生物要生存得从环境中吸取养分,比如我们丢掉的厨余垃圾里面有糖分、水分等等。但玻璃里面主要是二氧化硅,微生物并不需要,所以不会去降解它。
玻璃的坚硬度又很高,再凶猛的食肉动物咬上一口玻璃估计都得磕掉牙齿,所以,想靠生物处理玻璃不可能,那剩下的就只有光降解了。
光降解的意思就是,聚合物在光的作用下氧化分解。可是光降解顶多让有色的玻璃褪色,因为这种降解方式也是针对有机化合物,将其中的碳原子减少。可玻璃是无机物,所以,光降解也行不通。
那就只能靠外力了,比如水流磨损,风化,地质运动挤压等等,在这种复杂的摩擦运动下,玻璃才能碎裂变小,直到成为特别细小的颗粒,被大自然掩埋。
在美国加州的布拉格堡,有一片漂亮的玻璃海滩,上世纪50到60年代,一家木材工厂在这倾倒了很多垃圾,后来当地政府在另一个地方找了个新垃圾场,把污秽物都运了出去,只留下了玻璃。几十年的海水冲刷后,沙滩上的碎玻璃被磨成了圆圆的小石头。
因此,玻璃能在大自然中存在多久,得看它所处的环境稳不稳定。如果一个完好的玻璃瓶恰好放在安全稳定的环境中,它真的可能安心地度过数万年。
但是玻璃能扛过200万年,还是有些夸张,因为地壳随时都在运动,几十年的海水冲刷都能磨圆玻璃锋利的边缘,更何况200万年的变化。
我们现在正好处在一个比较稳定的阶段,没有发生沧海桑田的变化。但是想想,地球最高的山峰珠穆朗玛峰以前都曾是一片汪洋,地球还有什么做不到的呢?
说不定不到200万年的时间,地球就迎来一次大动静,再坚硬的玻璃也能被压的稀碎。
不过,玻璃的确是比塑料垃圾还难降解的物质,丢在大自然中会造成一定的污染。好在玻璃一直是可以重复利用的东西,回炉熔融之后,可以重新做成玻璃器皿、玻璃纤维等各种各样的玻璃制品。
在未来的各科技领域,玻璃都是不可或缺的存在。所以,你家有用过的玻璃瓶子吗,收集起来能卖给废品回收站吧,虽然钱不多,但也算是为环保出了一份力。
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