双金属温度计

一条新闻上了头条，自2026年1月1日起，全面禁止生产水银温度计和含汞血压计产品。禁止生产水银温度计 《水俣公约》，或许很多人对于这个名词并不熟悉，或者说陌生。但是水俣作为一个日本地名，以一个城市的名字，连同我国在内，87个国家及地区代表共128个签约方共同约定的公约，你可以想象到其中的重量吗？ 上世纪60年代水俣镇事件如果你想了解这些，明年将上映的一部影片，《水俣病》，以尤金史密斯，一位摄影记者的视角，来为你揭开上世纪60年代发生在日本水俣汞中毒事件，记录了这场工业污染对人类和环境带来的无尽伤害。 “杰克船长”新片《水俣病》原型 摄影师 尤金史密斯水俣病 我们都知道汞金属是一种有毒有害的物质，大多数人的认知还只限于在汞金属有害这一层面，对于汞金属造成的表面最终反映症状，可能都不清楚。汞金属作为一种重金属有毒有害物质，该怎么清楚的认知呢。 首次知道汞，是在看《终结者2》中的液态金属机器人T-1000，幕后制作者表示，为表现出T-1000的流动性、光泽，融合性，制作者选择了汞。水银 汞在常温（29.76℃和28.44℃）下也是呈液态，而且它有蒸发性，而他的蒸气和化合物都具有毒性，汞使用的历史很悠久，用途很广泛。古书相传，始皇陵中有山川地图，就是用汞来表示河川，而在相传的炼金丹，更是利用硫和汞练成硫化汞（红色）。呃，这金丹真是升仙丹啊。 有资料称汞在生物体内会形成有机化合物，因此少量的液态汞吞食一般来讲是无毒的，但汞蒸气和汞盐（除了一些溶解度极小的如硫化汞）都是剧毒的。因吸入或食入方式的不同，或量的不同而不同。对人体的损害以慢性神经毒性居多，急性中毒为少数。 汞的形态： 金属汞 又称元素汞，主要存在于水银温度计、体温计、血压计中。水银温度计 无机汞 日常生活中遇到的无机汞有消毒剂如红药水和牙科银粉。 有机汞 汞在环境中会被细菌转化为有机汞，有机汞中较为典型的即是甲基汞。甲基苯中毒，就是我们常说的水俣症。 其他 汞能减少皮肤的黑色素生成，同时汞离子原料价格低廉，这些优点使它经常进入化妆品行列，以"帮助"我们实现快速祛斑、美白的效果。在我国古代，是有人用水银来美白的。古代美白 环境汞污染： 曾经有人表示，如果没有人类，地球将更美好。目前每年全球人为污染源向大气排放1900~2200吨汞，其中燃煤与垃圾焚烧排放的汞占70%。其他排放源按排放量排序为黄金冶炼、有色金属冶炼、水泥生产、垃圾处理等。在过去100年中，约20万吨汞被释放到大气中，目前仍有约3500吨汞存留在大气中。 我国是煤炭消费大国，水泥、钢铁和金属冶炼等重工业在国民经济中占较大比重。因此我国的燃煤和工业过程汞排放已经引起国际社会的广泛关注。初步估算，我国人为源大气汞排放约一半来自于煤炭燃烧。此外金属冶炼、水泥生产、汞矿开采、电池/荧光灯生产、生物质燃烧、废弃物和垃圾焚烧也是重要的汞排放来源。 垃圾分类，之前一直使用垃圾填埋，已经无法满足我们对于垃圾的产生了。在分类中，有害垃圾更是需要人们清醒认识其危害，电池、医疗器械、灯泡、化妆品。在早些年我们都是随意的丢弃，近几年才在教育上有意识，然而还是存在较多的问题。填埋的另一作用是，指望将来在有能力处理这些有害垃圾再处理。当然对其产生源严加控制，电池采用无汞，节能灯的回收，含汞废水的处理，RoHS标准的设定等等，都在一定程度上起到了遏制了汞污染的产生。

p style="text-align: justify text-indent: 2em "10月14日，国家药品监督管理局发布《国家药监局综合司关于履行《关于汞的水俣公约》有关事项的通知》，通知要求“自2026年1月1日起，全面禁止生产含汞体温计和含汞血压计产品。”/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "20世纪中期发生在日本水俣的汞污染事件是最早出现的由于工业废水排放污染造成的公害病。日本至少有5万人因此受到不同程度的影响，确认了2000多例“水俣病”。“水俣病”在1950年代达到高潮，重症病例出现脑损伤、瘫痪、语无伦次和谵妄。这一事件影响甚大，并最终促成了《关于汞的水俣公约》，简称《水俣公约》。随着水银温度计即将退出市场，根据中研普华产业研究院出版的《2020-2025年中国电子体温计行业供需分析及发展前景研究报告》统计分析显示，预计到2022年电子体温计行业市场规模大约为29亿元。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "水银温度计，是膨胀式温度计的一种，水银的凝固点是-39℃，沸点是356.7℃，测量温度范围是-39° C—357° C，它只能作为就地监督的仪表。用它来测量温度，不仅简单直观，而且还可以避免外部远传温度计的误差。相比于其他类型的体温计，水银温度计经济实用，由于其中没有其他转换电子介质和电源，因此测量数值不会受体温计内本身因素的影响出现偏差。这种体温计一旦封装出厂，在生命周期内一般不用调校，可以做到“终身精准”。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "不过长期以来，水银体温计的污染性一直被人诟病，一只家用水银体温计含汞约为1克，如果没有有效回收，水银可能会变成汞蒸汽后进入大气，当它飘到湖泊内，还会转变为甲基汞污染鱼类。美国国家野生动物联盟的一项数据显示，1克水银可能使一个10万平方米的湖泊中所有的野生鱼类污染至不安全食用标准。/ph3 style="text-align: justify text-indent: 0em "水银温度计替代方案有哪些？/h3p style="text-align: justify text-indent: 2em "鉴于水银温度计存在一定的危险性，打破水银温度计导致汞中毒的事件也频频发生，温度计市场急需无毒无害，测量精准的替代方案。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong酒精温度计/strong，是利用酒精热胀冷缩的性质制成的温度计。在1个标准大气压下，酒精温度计所能测量的最高温度一般为78℃。因为酒精在1个标准大气压下，其沸点是78℃。但是温度计内的压强一般情况下都高于1标准大气压，所以有一些酒精温度计的量程大于78度。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "但和水银温度计不同，酒精温度计主要用于测环境温度，而不能用于测体温。这主要是由于水银体温计的下部靠近液泡处有一个很狭窄的曲颈，在测体温时，液泡内的水银，受热体积膨胀，水银可由颈部分上升到管内某位置，当与体温达到热平衡时，水银柱恒定。当体温计离开人体后，外界气温较低，水银遇冷体积收缩，就在狭窄的曲颈部分断开，使已升入管内的部分水银退不回来，仍保持水银柱在与人体接触时所达到的高度。而酒精温度计由于浸润作用，无法通过曲径结构限制回流，方便读数。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong电子温度计/strong，是利用某些物质的物理参数，如电阻、电压、电流等，与环境温度之间存在的确定关系，将体温以数字的形式显示出来。其不足之处在于示值准确度受电子元件及电池供电状况等因素影响，不如玻璃体温计。常见的电子温度计主要包括了热电阻、热敏电阻和热电偶。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "热电阻温度计，是一种使用已知电阻随温度变化特性的材料所制成温度传感器。因其几乎无一例外地由铂制造而成，所以通常被称为铂电阻温度计。在许多低于600℃的工业应用场合，电阻温度计正逐渐取代热电偶温度计。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "热电偶测温的最根本原理主要有两点：1. 金属原子（离子）对于金属中的自由电子的束缚能力与温度有关；2. 不同种类的金属原子（离子）对自由电子的束缚能力是不同的。基于以上两点，将两种不同的金属熔接在一起，熔接界面的两边金属对自由电子的束缚能力不同，对电子束缚能力大的一侧金属就会带负电，另一侧金属会带负电，两侧金属存在电势差，而这个电势差随着熔接点温度变化而变化。电势差通常在几十微伏特（很小，但是已经能精确测量了）。热电偶温度计结构简单、测量范围宽、使用方便、测温准确可靠，信号便于远传、自动记录和集中控制，因而在工业生产中应用极为普遍。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "热敏电阻温度计是一种可量度体温和室温的温度计，它有一个安培计/电流计和电源。当温度升高时，电热调节器（温度计的探测器）所探测到的电流会增加，电阻会减少。当电流增加，温度也表示会升高；当电阻增加，温度也表示会降低。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "热敏电阻灵敏度较高，其电阻温度系数要比金属大10~100倍以上，能检测出10-6℃的温度变化；工作温度范围宽，常温器件适用于-55℃~315℃，高温器件适用温度高于315℃(目前最高可达到2000℃)，低温器件适用于-273℃~-55℃；体积小，能够测量其他温度计无法测量的空隙、腔体及生物体内血管的温度；使用方便，电阻值可在0.1~100kΩ间任意选择；易加工成复杂的形状，可大批量生产；稳定性好、过载能力强。但热敏电阻的阻值与温度的关系非线性严重；而且元件的一致性差，互换性差；一旦出现损坏是难以找到可互换的产品。不仅如此，热敏电阻的元件易老化，稳定性也是比较差的；而且除特殊高温热敏电阻外，绝大多数热敏电阻仅适合0~150℃范围，使用时必须注意。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "电子体温计和水银体温计在我国均属于二类医疗器械，凡是正规厂家生产并取得医疗器械注册认证的，准确度都在国家标准允许范围之内，电子体温计最大允许误差为± 0.1℃，水银体温计最大允许误差为-0.15℃～0.1℃，两者几乎一样。电子体温计有望成为水银温度计的重要替代方案，但目前电子温度计价格较高，且其中有一定数量的电子元件介质，都要使用电池提供能源，因此一旦电子元件出现老化偏差或电池电量下降，都会使体温测量结果出现偏差，这也是电子体温计每隔一段时间就要进行调校的原因。。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong红外测温仪/strong由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。在自然界中，一切温度高于绝对零度的物体都在不停地向周围空间发出红外辐射能量。物体的红外辐射能量的大小及其按波长的分布——与它的表面温度有着十分密切的关系。因此，通过对物体自身辐射的红外能量的测量，便能准确地测定它的表面温度，这就是红外辐射测温所依据的客观基础。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "红外测温设备主要用于密集型人流的发热可疑性筛选、出入卡口的精确性测温。但红外测温仪只测量表面温度，不能测量内部温度；不能透过玻璃进行测温，玻璃有很特殊的反射和透过特性，不允许精确红外温度读数，但可通过红外窗口测温。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong镓铟合金温度计/strong，采用先进镓铟锡合金液态金属为温度感应材料，以表体上的刻度来反映人体的温度。镓(Ga)、铟(In)、锡(Sn)合金液态金属是一种新型液态金属合金材料，这种材料具有无毒、无放射性、安全、环保等特点。以这种液态金属作为体温计的温度感应材料，利用其均匀冷缩热涨的物理特性来反映被测体温者温度值，其工作原理与汞体温计相同。这种体温计内部同样没有任何其他介质材料，因此体温计一旦封装出厂，若不被破坏，在生命周期内可确保终身精准，不需要定期调校，同样也可以做到“黄金标准”甚至更好。若在使用中不慎被打碎，表内液态金属接触空气后会马上固化，不会产生任何对人体和环境有害的气体和物质，所有废弃物可以按普通玻璃垃圾处理，不会造成有害物质对环境的污染。因此这是一款安全、精准、环保的绿色体温计，是目前汞体温计的最佳替代品。/ph3 style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="text-indent: 2em "其他/spanspan style="text-indent: 2em "类型的测温手段还有哪些？/span/h3p style="text-align: justify text-indent: 2em "除了测体温外，工业等领域也往往需要对温度进行测量，这对测温手段提出了更多的需求，也由此出现了其他类型的测温方案。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "strong光纤温度传感器/strong采用一种和光纤折射率相匹配的高分子温敏材料涂覆在二根熔接在一起的光纤外面，使光能由一根光纤输入该反射面从另一根光纤输出，由于这种新型温敏材料受温度影响，折射率发生变化，因此输出的光功率与温度呈函数关系。其物理本质是利用光纤中传输的光波的特征参量，如振幅、相位、偏振态、波长和模式等，对外界环境因素，如温度，压力，辐射等具有敏感特性。它属于非接触式测温。光纤温度传感器的种类很多，如分布式光纤温度传感器、光纤荧光温度传感器、光纤光栅温度传感器、干涉型光纤温度传感器以及基于弯曲损耗的光纤温度传感器等。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "分布式光纤测温系统依据后向散射原理可以分为三种：基于瑞利散射、基于拉曼散射和基于布里渊散射。目前发展比较成熟，且有产品应用于工程的是基于拉曼散射的分布式光纤测温系统。它的传感原理主要依据的是光纤的光时域反射（OTDR）原理和光纤的后向拉曼散射温度效应。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "光纤荧光温度传感器是利用荧光的材料会发光的特性，来检测发光区域的温度。这种荧光的材料通常在受到紫外线或红外线的刺激时，就会出现发光的情况，发射出的光参数和温度是有着必然联系的，因此可以通过检测荧光强度来测试温度。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "相比于传统的电子测温手段，光纤测温不受电磁和射频干扰、耐腐蚀性环境、精度高、可靠性高，是在恶劣环境下测量温度的最佳选择。/p

p style="text-align: justify text-indent: 2em "近日，中国科学院大连化学物理研究所能源研究技术平台电镜技术研究组副研究员刘伟、杨冰与中国科学院上海高等研究院研究员髙嶷团队及南方科技大学副教授谷猛团队合作，在观察和确认NiAu催化剂在CO2加氢反应中的真实表面方面取得进展。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "span style="text-indent: 2em "催化研究中，常规静态显微分析只能提供催化剂反应前或反应后的非工况结构信息。然而在热振动、气体分子吸/脱附等作用下，催化剂的表面原子难免发生迁移导致表面重构，变化后的表面才是与催化反应活性相关的真实表面，要看清这一表面状态需要借助原位表征技术。尤其对于容易发生表面重构的多元金属催化体系而言，无法原位观测反应气氛下催化剂的原子结构，就不能确认贡献催化活性的真实表面，更无法建立可信的催化构效关系。在以往的研究中，具有宏观统计特性的原位谱学手段已经从精细的能量维度对动态催化过程做出了先驱性探索，例如原位FTIR、原位XPS（AP-XPS）以及原位XAS。在此基础上，实空间下直接观测反应中催化剂的表面原子排布是研究人员长期追寻的目标。针对此问题诞生了环境透射电子显微技术（ETEM），ETEM是主要基于TEM成像的原位手段，适用于原子分辨下追踪气固相反应中催化剂的结构演化过程。/span/pp style="text-align: center text-indent: 0em "span style="text-indent: 2em "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/69a53f56-f8b2-4cb7-adbb-cf19e4397bed.jpg" title="原位电镜揭示双金属催化剂反应状态下的真实活性表面.jpg" alt="原位电镜揭示双金属催化剂反应状态下的真实活性表面.jpg"//span/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "在本工作中，研究团队基于环境透射电镜以及特殊设计的mbar级负压定量混气系统，研究了NiAu/SiO2体系催化CO2加氢反应过程。初期静态显微结果表明，该催化剂以Ni为核心，表面包裹2至3层Au原子壳层，为一种典型的Ni@Au核壳构型。而考虑到Ni具有强大的加氢活性，会导致反应的CH4选择性，因此，该核壳构型可合理地解释本工作中CO2加氢高达95%以上的CO选择性。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "但是，环境透射电镜原位观测发现，该催化剂在反应气氛和温度下，内核Ni原子会逐渐偏析至表面与Au合金化；在降温停止反应时，会退合金化返回Ni@Au核壳型结构。原位谱学手段（包括原位FTIR和原位XAS）的结果很好地证实了上述显微观测结果。理论计算和原位FTIR结果表明，反应中原位生成的CO与NiAu表面合金化起到了关键而微妙的相互促进作用，这是该催化剂构型演变及高CO选择性的原因。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "该工作为研究核壳型双金属催化过程提供了启发，例如反应条件下核壳表面是否真实存在，是否贡献催化活性？又如催化剂制备中追求构建核壳表面是否有必要？该工作是一套原位环境下微观结构表征与宏观状态统计的综合应用案例，突出局域原子结构显微观测的同时，借助原位谱学手段，尤其是原位XAS技术，确保了电子显微发现与材料宏观工况性能的关联置信度。从而为发展原位、动态、高时空分辨的催化表征新方法和新技术提供了范例，也为设计构筑特定结构和功能催化新材料提供了借鉴和思考。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "此外，期刊特别邀请审稿人撰写并独立刊发了题为The dynamic of the peel 的工作评述（news & views），以表明本工作对于催化研究的独特启发。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "相关成果发表在《span style="color: rgb(0, 112, 192) "自然-催化/span》（Nature Catalysis）上。该工作得到国家自然科学基金项目、大连市人才项目、中科院青年创新促进会等的资助，尤其得到了研究员苏党生的大力支持。/p