曲靖宽甲鱼新材料证明人类的中耳由鱼鳃演变而来
据曲靖日报（张雨萌 盖志琨）：近日，国际学术期刊《生态和演化前沿》发表中国、瑞典、英国三国科学家的最新研究成果，首次通过化石证据证明人类的中耳由鱼鳃演变而来。而这个证据就是一块来自云南曲靖的宽甲鱼新材料，它形成于4.19亿年前早泥盆世。
人类中耳包鼓膜室、传导声音的三块听小骨和通向口腔的咽鼓管等，是人类拥有灵敏听觉的关键构件。鱼类的喷水孔是位于眼睛之后，颌弓和舌弓之间一个只含有假鳃的不完整鳃裂，是鱼类非常重要的呼吸器官。在软骨鱼类中，喷水孔主要用来吸入水流，以适应水底的生活。而在原始的硬骨鱼类中，喷水孔主要用来呼吸空气，它是研究早期肉鳍鱼类如何登上陆地呼吸空气、适应陆地生活的重要参照物。早前，已经有充分的胚胎和化石证据证明我们的中耳是从鱼类的喷水孔演化而来，而鱼类的喷水孔又是从何而来，则是一个困扰学术界近百年的难题。
1822年，法国解剖学家圣西兰在他的著作《解剖哲学》中, 提出了不同门类脊椎动物相似器官很可能演化自同一原型，比如鳃弓是颌弓和舌弓的原型，鱼类的偶鳍是四足动物四肢的原型，前肢又是鸟类翅膀的原型。这可能是科学史上对鱼类喷水孔起源的最早的科学猜想。1872年，德国著名解剖学家卡尔·根格包尔第一个从详细的解剖学（包括鳃弓、脑神经、肌肉等）角度，提出了脊椎动物头部的分节理论，认为脊椎动物的颌弓和舌弓跟后面普通的鳃弓一样，是系列同源构造，都是头部的分节之一。
1937年，英国古生物学家沃特森进一步提出了 “自由舌弓理论”。该理论认为，有颌类中支撑颌弓的舌弓最初并不与颌弓相关节 ，而是一个普通的鳃弓， 因此在颌弓和舌弓之间应该具有一个完整的，尚未退化的鳃裂，而非喷水孔，从而代表了早期有颌类的一个原始状态。这一观点激发了二十世纪古生物学家在早期有颌类的颌弓和舌弓之间寻找未退化鳃裂的热潮。然而不幸的是，经过近百年的寻找，各国古生物学家仔细查验了现生无颌类和早期有颌类中所有盾皮鱼类、棘鱼类、软骨鱼类和硬骨鱼类的化石，都没有找到确切的化石证据。
此次研究团队首先通过对发现于浙江长兴4.38亿年前曙鱼脑颅的三维虚拟复原模型，确认了盔甲鱼类的第一鳃囊是跟其他鱼类喷水孔同源的舌颌囊。这个鳃囊从形态上判断跟后面的5个鳃囊并无二致，而且开口于头甲腹面，并不像喷水孔那样开口于头甲背面，因此基本判定了盔甲鱼的第一个鳃囊可能是一个未退化的鳃。但要想证明它是一个具有正常呼吸功能的器官，还缺少整个证据链条中的最后一环，即找到在该鳃囊中存在鳃丝的化石证据。
云南曲靖素有“古鱼王国”和“4亿年前人类远祖发源地”之称，是世界上著名的早泥盆世脊椎动物化石宝库之一。 2017年，曲靖车马碧水库引水隧道工程施工，在挖掘出来堆放在面店水库边的深灰色粉砂岩中，研究团队找到了大量保存精美的盔甲鱼化石材料。通过研究，研究团队在一块宽甲鱼第一鳃囊化石中发现了保存完整的鳃丝印痕，这进一步证明了盔甲鱼的第一鳃囊是具有正常呼吸功能的器官，能够通过鳃丝进行氧气交换，这为脊椎动物喷水孔的起源提供了最为确切的解剖证据和化石证据。
化石记录表明喷水孔在早期硬骨鱼类曾经广泛存在。 喷水孔存在在硬骨鱼类中，最古老的化石证据是曲靖志留纪潇湘动物群的梦幻鬼鱼，距今有4.25亿年。研究显示，在梦幻鬼鱼头甲背面保存了一对喷水孔，这意味着早期硬骨鱼类有能力像现生的多鳍鱼一样利用喷水孔来呼吸空气，作为一种新的呼吸方式，这很可能是鱼类离开水域，登上陆地呼吸空气的一种预适应特征，从而为鱼类登上陆地呼吸空气提供了先决条件。随着内鼻孔在肉鳍鱼类中形成（如肯氏鱼），成功打通了鼻腔与口腔的通道，鼻孔成了主要的呼吸器官，从而为鱼类登上陆地用肺呼吸奠定了基础。而登上陆地的四足动物，面临着一个全新的环境，不得不发展新的感官，以便在空气中更好地生存。 这样，已经失去呼吸功能的喷水孔，又被废物利用，逐渐演化成人类的中耳腔——鼓膜室，而舌颌骨及与其关节的方骨和关节骨也逐渐退化变小，最终演化为人类中耳的3块听小骨，并被重新命名为镫骨、锤骨和砧骨，负责将声音传递给大脑，人类最终拥有了灵敏的听觉。
如果不是这些史前鱼类通过头顶喷水孔呼吸空气的大胆试验，人类可能永远不会演化出敏锐的听觉。新发现解释了人类的耳朵虽然没有呼吸功能，但它依然跟人类的口腔相通，因为它曾经是鱼类的呼吸器官， 而连通它们的正是从喷水孔通向口腔的呼吸通道，我们今天称之为咽鼓管，如今咽鼓管就像人类的盲肠一样，貌似已经没有什么功能了，但它可以作为从鱼到人演化的一个证据。
■分类位置：盔甲鱼亚纲—多鳃鱼目—多鳃鱼科
■化石产地：云南曲靖面店水库
■层位与时代：西山村组，早泥盆世洛赫考夫期（约4.19亿年前）
图1云南曲靖宽甲鱼新材料复原图。杨定华绘
图2云南曲靖宽甲鱼新材料在第一鳃囊内保存了鳃丝结构。 盖志琨 摄
图3鱼类喷水孔向人类中耳演化的四个阶段
A1、A2.真掌鳍鱼及其喷水孔切面；B.棘螈；C1、C2.鱼石螈及其中耳切面； D1、D2.爬行动物及其中耳切面；E1、E2.哺乳动物及其中耳切面。 史爱娟绘
图4喷水孔在现生鱼类中的分布状态
A.现生无颌类——七鳃鳗； B.现生软骨鱼类——鲨鱼；C、D. 现生软骨鱼类——鳐；E、F.原始辐鳍鱼类——多鳍鱼科芦鳗；G、H.肉鳍鱼类——拉蒂迈鱼。
据曲靖日报（张雨萌 盖志琨）：近日，国际学术期刊《生态和演化前沿》发表中国、瑞典、英国三国科学家的最新研究成果，首次通过化石证据证明人类的中耳由鱼鳃演变而来。而这个证据就是一块来自云南曲靖的宽甲鱼新材料，它形成于4.19亿年前早泥盆世。
人类中耳包鼓膜室、传导声音的三块听小骨和通向口腔的咽鼓管等，是人类拥有灵敏听觉的关键构件。鱼类的喷水孔是位于眼睛之后，颌弓和舌弓之间一个只含有假鳃的不完整鳃裂，是鱼类非常重要的呼吸器官。在软骨鱼类中，喷水孔主要用来吸入水流，以适应水底的生活。而在原始的硬骨鱼类中，喷水孔主要用来呼吸空气，它是研究早期肉鳍鱼类如何登上陆地呼吸空气、适应陆地生活的重要参照物。早前，已经有充分的胚胎和化石证据证明我们的中耳是从鱼类的喷水孔演化而来，而鱼类的喷水孔又是从何而来，则是一个困扰学术界近百年的难题。
1822年，法国解剖学家圣西兰在他的著作《解剖哲学》中, 提出了不同门类脊椎动物相似器官很可能演化自同一原型，比如鳃弓是颌弓和舌弓的原型，鱼类的偶鳍是四足动物四肢的原型，前肢又是鸟类翅膀的原型。这可能是科学史上对鱼类喷水孔起源的最早的科学猜想。1872年，德国著名解剖学家卡尔·根格包尔第一个从详细的解剖学（包括鳃弓、脑神经、肌肉等）角度，提出了脊椎动物头部的分节理论，认为脊椎动物的颌弓和舌弓跟后面普通的鳃弓一样，是系列同源构造，都是头部的分节之一。
1937年，英国古生物学家沃特森进一步提出了 “自由舌弓理论”。该理论认为，有颌类中支撑颌弓的舌弓最初并不与颌弓相关节 ，而是一个普通的鳃弓， 因此在颌弓和舌弓之间应该具有一个完整的，尚未退化的鳃裂，而非喷水孔，从而代表了早期有颌类的一个原始状态。这一观点激发了二十世纪古生物学家在早期有颌类的颌弓和舌弓之间寻找未退化鳃裂的热潮。然而不幸的是，经过近百年的寻找，各国古生物学家仔细查验了现生无颌类和早期有颌类中所有盾皮鱼类、棘鱼类、软骨鱼类和硬骨鱼类的化石，都没有找到确切的化石证据。
此次研究团队首先通过对发现于浙江长兴4.38亿年前曙鱼脑颅的三维虚拟复原模型，确认了盔甲鱼类的第一鳃囊是跟其他鱼类喷水孔同源的舌颌囊。这个鳃囊从形态上判断跟后面的5个鳃囊并无二致，而且开口于头甲腹面，并不像喷水孔那样开口于头甲背面，因此基本判定了盔甲鱼的第一个鳃囊可能是一个未退化的鳃。但要想证明它是一个具有正常呼吸功能的器官，还缺少整个证据链条中的最后一环，即找到在该鳃囊中存在鳃丝的化石证据。
云南曲靖素有“古鱼王国”和“4亿年前人类远祖发源地”之称，是世界上著名的早泥盆世脊椎动物化石宝库之一。 2017年，曲靖车马碧水库引水隧道工程施工，在挖掘出来堆放在面店水库边的深灰色粉砂岩中，研究团队找到了大量保存精美的盔甲鱼化石材料。通过研究，研究团队在一块宽甲鱼第一鳃囊化石中发现了保存完整的鳃丝印痕，这进一步证明了盔甲鱼的第一鳃囊是具有正常呼吸功能的器官，能够通过鳃丝进行氧气交换，这为脊椎动物喷水孔的起源提供了最为确切的解剖证据和化石证据。
化石记录表明喷水孔在早期硬骨鱼类曾经广泛存在。 喷水孔存在在硬骨鱼类中，最古老的化石证据是曲靖志留纪潇湘动物群的梦幻鬼鱼，距今有4.25亿年。研究显示，在梦幻鬼鱼头甲背面保存了一对喷水孔，这意味着早期硬骨鱼类有能力像现生的多鳍鱼一样利用喷水孔来呼吸空气，作为一种新的呼吸方式，这很可能是鱼类离开水域，登上陆地呼吸空气的一种预适应特征，从而为鱼类登上陆地呼吸空气提供了先决条件。随着内鼻孔在肉鳍鱼类中形成（如肯氏鱼），成功打通了鼻腔与口腔的通道，鼻孔成了主要的呼吸器官，从而为鱼类登上陆地用肺呼吸奠定了基础。而登上陆地的四足动物，面临着一个全新的环境，不得不发展新的感官，以便在空气中更好地生存。 这样，已经失去呼吸功能的喷水孔，又被废物利用，逐渐演化成人类的中耳腔——鼓膜室，而舌颌骨及与其关节的方骨和关节骨也逐渐退化变小，最终演化为人类中耳的3块听小骨，并被重新命名为镫骨、锤骨和砧骨，负责将声音传递给大脑，人类最终拥有了灵敏的听觉。
如果不是这些史前鱼类通过头顶喷水孔呼吸空气的大胆试验，人类可能永远不会演化出敏锐的听觉。新发现解释了人类的耳朵虽然没有呼吸功能，但它依然跟人类的口腔相通，因为它曾经是鱼类的呼吸器官， 而连通它们的正是从喷水孔通向口腔的呼吸通道，我们今天称之为咽鼓管，如今咽鼓管就像人类的盲肠一样，貌似已经没有什么功能了，但它可以作为从鱼到人演化的一个证据。
■分类位置：盔甲鱼亚纲—多鳃鱼目—多鳃鱼科
■化石产地：云南曲靖面店水库
■层位与时代：西山村组，早泥盆世洛赫考夫期（约4.19亿年前）
图1云南曲靖宽甲鱼新材料复原图。杨定华绘
图2云南曲靖宽甲鱼新材料在第一鳃囊内保存了鳃丝结构。 盖志琨 摄
图3鱼类喷水孔向人类中耳演化的四个阶段
A1、A2.真掌鳍鱼及其喷水孔切面；B.棘螈；C1、C2.鱼石螈及其中耳切面； D1、D2.爬行动物及其中耳切面；E1、E2.哺乳动物及其中耳切面。 史爱娟绘
图4喷水孔在现生鱼类中的分布状态
A.现生无颌类——七鳃鳗； B.现生软骨鱼类——鲨鱼；C、D. 现生软骨鱼类——鳐；E、F.原始辐鳍鱼类——多鳍鱼科芦鳗；G、H.肉鳍鱼类——拉蒂迈鱼。
【“液态阳光” 推动碳达峰碳中和的技术新路径】以太阳能为动力，水和二氧化碳作原料，在催化剂作用下合成出甲醇，用以替代化石能源，实现碳的循环利用——甘肃籍中国科学院院士、中科院大连化学物理研究所研究员、博士生导师李灿及其团队，历时20载攻克的液态太阳燃料合成技术，将这一梦想变为现实。
而随着液态太阳燃料合成技术在兰州新区成功完成工业化验证，使早日实现“碳达峰、碳中和”有了一条全新路径。
二氧化碳变废为宝
车辆离开兰州新区繁华的核心区，沿着笔直开阔的道路向西北方向行驶20余公里，便到了兰州新区倾力打造的化工园区。道路一侧的一座小山丘上，漫山遍野铺满了光伏板，在阳光照射下显得格外壮观。
“这是液态太阳燃料合成示范项目的光伏发电部分，占地259亩，用来将太阳能转化为电能。”兰州新区石投集团高级技术主管李春新介绍说。
距离山丘不远，就是项目的主厂区，里面矗立着项目的核心设备——各种各样的装置、在空中穿梭交织的管道、高耸的反应塔，显示出十足的科技范儿。
“用山丘上光伏板发的电，将水电解为氢气和氧气，再让氢气和二氧化碳反应，就生产出了甲醇，也就是我们所说的‘液态阳光’。”李春新尽量用最简要的语言道明了项目的原理。
甲醇，可作为燃料替代石油，同时也是一种重要的化学中间体，在化工领域应用非常广泛。
电解水制氢，氢再与二氧化碳反应制甲醇，在实验室早就在研究，液态太阳燃料合成示范项目有何特别之处？
“关键在于合成过程中使用了李灿院士团队所研发的高效催化剂。”李春新说，这一项目由光伏发电、电解水制氢、二氧化碳加氢等3个重要生产环节组成，其中，李灿院士团队研发的催化剂在后面两个环节发挥了关键作用。
催化剂是在化学反应中加入的一种特殊物质，其本身不会参与反应，却可以加快化学反应的速度，全面提升效率。
实验室里，通过电解水得到氢气，再让二氧化碳与氢气反应生成甲醇的过程复杂漫长，且条件也相对苛刻，而没有实现大规模化工业过程。而李灿院士团队研发的高效催化剂，则极大加快了电解水和二氧化碳加氢的进程，解决了关键技术难题，使工业化生产“液态阳光”变为了现实。
“通俗地讲，液态太阳燃料合成示范项目就是利用太阳能、水和二氧化碳生产出甲醇的过程，它将无形的太阳能量转移到了液态的甲醇当中，因此，以这种方式得到的甲醇被形象地称为‘液态阳光’。”李春新进一步解释说。
兰州新区化工园区总顾问、兰州大学化学系教授张有贤认为，“液态阳光”合成技术是一项革命性的技术，其重大现实意义在于将二氧化碳变为重要的生产原料，划时代地解决了工业二氧化碳尾气的利用问题。
“工业生产过程中，二氧化碳之所以被大量排放，是因为它无法被大量利用，产生不了价值。而在‘液态阳光’的生产中，二氧化碳变成了重要原料，有了利用的价值。”张有贤说，液态太阳燃料合成示范项目不仅将太阳的能量转移到了液态的甲醇中，也使二氧化碳中的碳元素“封存”到了甲醇中，这是人类利用二氧化碳的一次重大创举。
催化技术重大创新
中国科学院大连化学物理研究所位于辽宁省大连市沙河口区，不远处就是大连著名的星海广场和星海公园，依山而建、环境优美。
大连化物所是一座以基础研究与应用研究见长的综合性研究所，催化化学是其重要的研究领域。自1983年到大连化物所读研究生以来，李灿院士不断向着一座又一座催化领域高峰努力攀登。“液态阳光”则是李灿和他的团队在催化剂研究上又一次重大突破。
“‘液态阳光’合成成功，实际上就是催化技术的成功。”近期，记者专程前往大连化物所，对李灿院士进行了专访。李灿介绍说，“液态阳光”的合成过程中，通过加入催化剂，大幅提升了电解水制氢、二氧化碳加氢两个生产环节效率。
也就是说，李灿团队分别攻克了两大催化技术。
以电解水制氢为例：传统电解水制氢能耗大，生产出同样体积的氢气不仅成本高，而且速度慢。但使用李灿院士团队研发的先进电催化剂后，单位时间内电解的氢气量大幅增加。
“以前，一小时能够出几百立方米氢气就已经了不起了，现在我们可以出1000立方米以上，这是一个很大的进步。”李灿说。
制氢速度提升的同时，还有成本的下降。
传统制氢，每产生1立方米氢气大概需要耗5度以上的电能，但兰州新区液态太阳燃料合成示范项目把生产1立方米氢气的耗电量降至4.3度。
“别小看这0.7度，一方省下0.7度，1亿立方米、10亿立方米又要省下多少电，这个量大得不得了。”李灿说，工业生产必须要考虑效率和成本，否则没有企业愿意干。
前沿技术的探索之路往往充满着艰辛。
“液态阳光”的成功，研制出具有很强靶向性的催化剂是关键。一次次试验、一次次失败，李灿院士团队没有放弃。
“加入催化剂后，要让氢气和二氧化碳反应后生成甲醇，而不是甲烷之类的其他物质。”李灿院士说。
与实验室环境不同，工业合成“液态阳光”必须要充分考虑到杂质、水、温度等对催化剂的影响。
比如：要确保催化剂耐高温，温度升高不会被烧死、烧结。同时，工业二氧化碳含有大量杂质，有毒化作用，这又需要催化剂要特别“皮实”，既要在温度高的时候不怕烧结，又要同时在各种各样的“粗粮杂粮”原料过来能够被消纳。
“一般的催化剂很怕水，温度高的时候，水对催化剂的破坏很严重，而二氧化碳加氢过程中会产生大量的水，又给我们带来新的问题、新的挑战。”李灿说。
通过许多次攻关，一系列问题最终逐一得到解决。
2020年10月15日，兰州新区“液态阳光”示范项目通过了中国石油和化学工业联合会组织的科技成果鉴定。来自全国各地的权威专家一致认为：这一项目具有完全自主知识产权，整体技术处于国际领先。
而“液态阳光”项目运行数据也显示，项目运行1000小时的时候，催化剂依然没有明显失活，抗中毒和抗烧结良好，达到了推广条件。这意味着“液态阳光”这一科技成果已经具备工业化生产条件。
兰州新区“液态阳光”示范项目为下一步建设10万吨级、百万吨级的“液态阳光”生产线打下了基础。
“太阳能是取之不尽用之不竭的，同样的道理，我们还可以用风能、水能等绿色能源发电，与水和二氧化碳合成出清洁的甲醇。”李灿说。
技术应用前景广阔
2020年1月17日，注定是一个值得铭记的日子。这一天，总占地面积289亩，投资约1.4亿元的兰州新区液态太阳燃料合成示范项目成功投运，呈液体状的粗甲醇第一次从设备终端的管道中流出。
“电是通过光伏发电得到的，水是普通的工业用水，二氧化碳是从合成氨工厂尾气中捕获的，完全实现了绿色生产。”李灿院士团队的王集杰博士见证了这历史性的一刻。
化学品的工业化生产存在着放大效应，在相同的操作条件下，利用小型设备在实验室得出的研究结果，往往与大型生产装置得出的结果有很大差别。
“在实验室里，最初放入反应管的催化剂只有1克，成功后，我们把量放大100倍以上，也就是加入100克催化剂再看结果，成功了，才有了进行工业试验的基础。”王集杰说。
从试验室中的瓶瓶罐罐，到完成工业中试，是“液态阳光”合成技术的一次大跨越。
兰州新区液态太阳燃料合成示范项目可年产甲醇1000吨，反应器中投入的催化剂达到了1.6吨，是原始试验的160万倍，达到了项目的工业化示范作用。
“现在的任务是进行推广应用，建设10万吨级甚至规模更大的项目。”王集杰说。
新技术能否被推广，还要算经济账。
兰州新区液态太阳燃料合成示范项目有关负责人、兰州新区石投集团有限公司总经理姜锦算过一笔账，在这一项目中，每吨甲醇的生产成本为3000元。而以传统的煤化工方式生产，每吨甲醇的成本约为2000元。
3000元与2000元，貌似“液态阳光”合成技术缺乏竞争力。
“项目的二氧化碳是购买的，因此增加了500元的成本，而随着‘碳达峰’‘碳中和’目标的提出，传统二氧化碳排放企业面临巨大的减排压力，我们项目很有可能‘零成本’甚至负成本获得二氧化碳，从而使‘液态阳光’成本大幅降低。”姜锦说。
在合成“液态阳光”过程中，除了二氧化碳，电价也对成本有着重要的影响。另一个好消息是，随着技术的进步，光伏发电的成本也在不断下降。
“3000元的成本是按每度电0.20元的价格计算的，现在有些地方光伏发电成本已经大幅下降。”对“液态阳光”合成技术的推广前景，姜锦充满信心。
在液态太阳燃料合成示范项目中，之所以将甲醇称为“液态阳光”，是因为太阳的能量被一步步转移到了甲醇中。项目落户兰州新区，一个重要原因就是当地海拔高，太阳能资源丰富。
“当然，这也同兰州新区对高科技成果应用的重视密不可分，从2018年考察对接到2019年开工，再到2020年建成试运行，仅仅用了1年多的时间，兰州新区从土地、资金等多个方面给予了大力支持。”姜锦说。
在王集杰看来，兰州新区液态太阳燃料合成示范项目的影响将会非常深远。
我国每年的二氧化碳排放量约100亿吨，其中近一半集中在电力、化工、冶金等八大行业。如果能将这些二氧化碳捕集用于制造甲醇，按1.4∶1的二氧化碳投入和甲醇产出比例，就等于全国每年在减排50亿吨二氧化碳的同时，能够生产出35亿吨甲醇，社会效应无法估量。
王集杰说，目前工业捕集二氧化碳技术已经相对成熟，未来，人们还可以对轮船等排放的二氧化碳进行捕集利用。
“液态阳光”合成技术在兰州新区完成工业化验证后，引起社会广泛关注。
在中国可再生能源学会科学技术奖评审中，液态太阳燃料合成项目荣获技术发明奖一等奖。
“已经有多家企业来对接合作，有的已经进入合同起草阶段，很快就有10万吨级以上的液态阳光甲醇合成项目启动建设。”王集杰说。
太阳能为动力，将二氧化碳变废为宝，实现碳的资源化循环利用，这一天很快就会到来。（来源：甘肃日报）
而随着液态太阳燃料合成技术在兰州新区成功完成工业化验证，使早日实现“碳达峰、碳中和”有了一条全新路径。
二氧化碳变废为宝
车辆离开兰州新区繁华的核心区，沿着笔直开阔的道路向西北方向行驶20余公里，便到了兰州新区倾力打造的化工园区。道路一侧的一座小山丘上，漫山遍野铺满了光伏板，在阳光照射下显得格外壮观。
“这是液态太阳燃料合成示范项目的光伏发电部分，占地259亩，用来将太阳能转化为电能。”兰州新区石投集团高级技术主管李春新介绍说。
距离山丘不远，就是项目的主厂区，里面矗立着项目的核心设备——各种各样的装置、在空中穿梭交织的管道、高耸的反应塔，显示出十足的科技范儿。
“用山丘上光伏板发的电，将水电解为氢气和氧气，再让氢气和二氧化碳反应，就生产出了甲醇，也就是我们所说的‘液态阳光’。”李春新尽量用最简要的语言道明了项目的原理。
甲醇，可作为燃料替代石油，同时也是一种重要的化学中间体，在化工领域应用非常广泛。
电解水制氢，氢再与二氧化碳反应制甲醇，在实验室早就在研究，液态太阳燃料合成示范项目有何特别之处？
“关键在于合成过程中使用了李灿院士团队所研发的高效催化剂。”李春新说，这一项目由光伏发电、电解水制氢、二氧化碳加氢等3个重要生产环节组成，其中，李灿院士团队研发的催化剂在后面两个环节发挥了关键作用。
催化剂是在化学反应中加入的一种特殊物质，其本身不会参与反应，却可以加快化学反应的速度，全面提升效率。
实验室里，通过电解水得到氢气，再让二氧化碳与氢气反应生成甲醇的过程复杂漫长，且条件也相对苛刻，而没有实现大规模化工业过程。而李灿院士团队研发的高效催化剂，则极大加快了电解水和二氧化碳加氢的进程，解决了关键技术难题，使工业化生产“液态阳光”变为了现实。
“通俗地讲，液态太阳燃料合成示范项目就是利用太阳能、水和二氧化碳生产出甲醇的过程，它将无形的太阳能量转移到了液态的甲醇当中，因此，以这种方式得到的甲醇被形象地称为‘液态阳光’。”李春新进一步解释说。
兰州新区化工园区总顾问、兰州大学化学系教授张有贤认为，“液态阳光”合成技术是一项革命性的技术，其重大现实意义在于将二氧化碳变为重要的生产原料，划时代地解决了工业二氧化碳尾气的利用问题。
“工业生产过程中，二氧化碳之所以被大量排放，是因为它无法被大量利用，产生不了价值。而在‘液态阳光’的生产中，二氧化碳变成了重要原料，有了利用的价值。”张有贤说，液态太阳燃料合成示范项目不仅将太阳的能量转移到了液态的甲醇中，也使二氧化碳中的碳元素“封存”到了甲醇中，这是人类利用二氧化碳的一次重大创举。
催化技术重大创新
中国科学院大连化学物理研究所位于辽宁省大连市沙河口区，不远处就是大连著名的星海广场和星海公园，依山而建、环境优美。
大连化物所是一座以基础研究与应用研究见长的综合性研究所，催化化学是其重要的研究领域。自1983年到大连化物所读研究生以来，李灿院士不断向着一座又一座催化领域高峰努力攀登。“液态阳光”则是李灿和他的团队在催化剂研究上又一次重大突破。
“‘液态阳光’合成成功，实际上就是催化技术的成功。”近期，记者专程前往大连化物所，对李灿院士进行了专访。李灿介绍说，“液态阳光”的合成过程中，通过加入催化剂，大幅提升了电解水制氢、二氧化碳加氢两个生产环节效率。
也就是说，李灿团队分别攻克了两大催化技术。
以电解水制氢为例：传统电解水制氢能耗大，生产出同样体积的氢气不仅成本高，而且速度慢。但使用李灿院士团队研发的先进电催化剂后，单位时间内电解的氢气量大幅增加。
“以前，一小时能够出几百立方米氢气就已经了不起了，现在我们可以出1000立方米以上，这是一个很大的进步。”李灿说。
制氢速度提升的同时，还有成本的下降。
传统制氢，每产生1立方米氢气大概需要耗5度以上的电能，但兰州新区液态太阳燃料合成示范项目把生产1立方米氢气的耗电量降至4.3度。
“别小看这0.7度，一方省下0.7度，1亿立方米、10亿立方米又要省下多少电，这个量大得不得了。”李灿说，工业生产必须要考虑效率和成本，否则没有企业愿意干。
前沿技术的探索之路往往充满着艰辛。
“液态阳光”的成功，研制出具有很强靶向性的催化剂是关键。一次次试验、一次次失败，李灿院士团队没有放弃。
“加入催化剂后，要让氢气和二氧化碳反应后生成甲醇，而不是甲烷之类的其他物质。”李灿院士说。
与实验室环境不同，工业合成“液态阳光”必须要充分考虑到杂质、水、温度等对催化剂的影响。
比如：要确保催化剂耐高温，温度升高不会被烧死、烧结。同时，工业二氧化碳含有大量杂质，有毒化作用，这又需要催化剂要特别“皮实”，既要在温度高的时候不怕烧结，又要同时在各种各样的“粗粮杂粮”原料过来能够被消纳。
“一般的催化剂很怕水，温度高的时候，水对催化剂的破坏很严重，而二氧化碳加氢过程中会产生大量的水，又给我们带来新的问题、新的挑战。”李灿说。
通过许多次攻关，一系列问题最终逐一得到解决。
2020年10月15日，兰州新区“液态阳光”示范项目通过了中国石油和化学工业联合会组织的科技成果鉴定。来自全国各地的权威专家一致认为：这一项目具有完全自主知识产权，整体技术处于国际领先。
而“液态阳光”项目运行数据也显示，项目运行1000小时的时候，催化剂依然没有明显失活，抗中毒和抗烧结良好，达到了推广条件。这意味着“液态阳光”这一科技成果已经具备工业化生产条件。
兰州新区“液态阳光”示范项目为下一步建设10万吨级、百万吨级的“液态阳光”生产线打下了基础。
“太阳能是取之不尽用之不竭的，同样的道理，我们还可以用风能、水能等绿色能源发电，与水和二氧化碳合成出清洁的甲醇。”李灿说。
技术应用前景广阔
2020年1月17日，注定是一个值得铭记的日子。这一天，总占地面积289亩，投资约1.4亿元的兰州新区液态太阳燃料合成示范项目成功投运，呈液体状的粗甲醇第一次从设备终端的管道中流出。
“电是通过光伏发电得到的，水是普通的工业用水，二氧化碳是从合成氨工厂尾气中捕获的，完全实现了绿色生产。”李灿院士团队的王集杰博士见证了这历史性的一刻。
化学品的工业化生产存在着放大效应，在相同的操作条件下，利用小型设备在实验室得出的研究结果，往往与大型生产装置得出的结果有很大差别。
“在实验室里，最初放入反应管的催化剂只有1克，成功后，我们把量放大100倍以上，也就是加入100克催化剂再看结果，成功了，才有了进行工业试验的基础。”王集杰说。
从试验室中的瓶瓶罐罐，到完成工业中试，是“液态阳光”合成技术的一次大跨越。
兰州新区液态太阳燃料合成示范项目可年产甲醇1000吨，反应器中投入的催化剂达到了1.6吨，是原始试验的160万倍，达到了项目的工业化示范作用。
“现在的任务是进行推广应用，建设10万吨级甚至规模更大的项目。”王集杰说。
新技术能否被推广，还要算经济账。
兰州新区液态太阳燃料合成示范项目有关负责人、兰州新区石投集团有限公司总经理姜锦算过一笔账，在这一项目中，每吨甲醇的生产成本为3000元。而以传统的煤化工方式生产，每吨甲醇的成本约为2000元。
3000元与2000元，貌似“液态阳光”合成技术缺乏竞争力。
“项目的二氧化碳是购买的，因此增加了500元的成本，而随着‘碳达峰’‘碳中和’目标的提出，传统二氧化碳排放企业面临巨大的减排压力，我们项目很有可能‘零成本’甚至负成本获得二氧化碳，从而使‘液态阳光’成本大幅降低。”姜锦说。
在合成“液态阳光”过程中，除了二氧化碳，电价也对成本有着重要的影响。另一个好消息是，随着技术的进步，光伏发电的成本也在不断下降。
“3000元的成本是按每度电0.20元的价格计算的，现在有些地方光伏发电成本已经大幅下降。”对“液态阳光”合成技术的推广前景，姜锦充满信心。
在液态太阳燃料合成示范项目中，之所以将甲醇称为“液态阳光”，是因为太阳的能量被一步步转移到了甲醇中。项目落户兰州新区，一个重要原因就是当地海拔高，太阳能资源丰富。
“当然，这也同兰州新区对高科技成果应用的重视密不可分，从2018年考察对接到2019年开工，再到2020年建成试运行，仅仅用了1年多的时间，兰州新区从土地、资金等多个方面给予了大力支持。”姜锦说。
在王集杰看来，兰州新区液态太阳燃料合成示范项目的影响将会非常深远。
我国每年的二氧化碳排放量约100亿吨，其中近一半集中在电力、化工、冶金等八大行业。如果能将这些二氧化碳捕集用于制造甲醇，按1.4∶1的二氧化碳投入和甲醇产出比例，就等于全国每年在减排50亿吨二氧化碳的同时，能够生产出35亿吨甲醇，社会效应无法估量。
王集杰说，目前工业捕集二氧化碳技术已经相对成熟，未来，人们还可以对轮船等排放的二氧化碳进行捕集利用。
“液态阳光”合成技术在兰州新区完成工业化验证后，引起社会广泛关注。
在中国可再生能源学会科学技术奖评审中，液态太阳燃料合成项目荣获技术发明奖一等奖。
“已经有多家企业来对接合作，有的已经进入合同起草阶段，很快就有10万吨级以上的液态阳光甲醇合成项目启动建设。”王集杰说。
太阳能为动力，将二氧化碳变废为宝，实现碳的资源化循环利用，这一天很快就会到来。（来源：甘肃日报）
#潍坊##萝卜##好品山东#【家乡至味丨趣话潍县萝卜·“高脚青”】
近日，首批“好品山东”品牌名单公布，潍县萝卜上榜。
潍坊古称潍县。潍县萝卜也就是潍坊萝卜，关于潍县萝卜的诗词和典故很多。有人说“不就是一根萝卜嘛，干嘛如此大费周章？”潍县萝卜何许物也？今天咱们就来细说说这潍县萝卜。
郑板桥知潍县时曾有《还礼戏钦差》的传说，曾有诗云“东北人参凤阳梨，不及潍坊萝卜皮”。清代潍县著名学者、金石学家、诗人郭麐写过一首《高脚青》：茅屋绳床户不扃，桔槔汲罢坐畦町。几人饱食腥膻厌，来问园中高脚青。诗中的“高脚青”也便是潍县萝卜……如此种种，真是“萝卜白菜各有所爱”，看起来登不上台面的萝卜，在潍县这地界，也算得上是人间至味。
潍县萝卜，迄今已有300多年的栽培历史。清乾隆年间的《潍县志》就曾对其有记载。通常所说的潍县萝卜，呈圆柱形，细而长，皮色深绿，白色部分仅占通体四分之一，当地人又俗称“高脚青”或“青萝卜”。潍县萝卜以脆甜多汁著称，咬一口水灵灵，“落地摔八瓣”是对潍县萝卜脆度的形象比喻。
潍县萝卜，既可生吃，也可作为蔬菜炖腌拌炒，还可入药。含镁、锌、铁等多种微量元素及维生素，生食具有顺气、化痰、消食等功效。当地有“冬吃萝卜夏吃姜，不用大夫开药方”“吃萝卜喝茶，气的大夫满地爬”之说。至于这“气得大夫满地爬”，其意是说：吃了萝卜百病不生，大夫们被搁置高台，无病可医、无银可入，岂不气哉？
关于老潍县萝卜的产地，曾流传着一句话：北宫后北宫前，郭家庄子刘家园。据考证，潍县萝卜原多产于潍县城郊玉清宫附近，玉清宫又称北宫，故称“北宫萝卜”北宫地属北关，又称“北关萝卜”。北宫萝卜，是公认的最有名的老潍县萝卜，后随城建规划，萝卜产地北移到刘家园附近，再后来继续北移，至今天的东夏庄附近。
记者曾到实地探访，如今产地主要集中在东夏庄周边。据当地农人讲，村里种植潍县萝卜的土地约千亩，为半黄土土质。为保证品质，用大豆蒸熟磨成粉作为肥料，种出来的萝卜个个脆甜多汁。农人们还告诉记者，萝卜栽种需进八月在处暑前后，赶霜降后上市，那时才最是脆甜。并称，也有别的时令种植的，称春萝卜，一般在三月种，五一前后收。品相、脆甜度不变，唯一不足辣了些，总让人觉得少了些潍县萝卜的灵气。
行至玄武街向阳路口还见一碑，写有“潍县萝卜原产地保护区”的字样，关于原产地，此碑为证。
如今蔬菜种植已打破时令限制，霜降后才上市的萝卜，一年四季都可吃到。改良种植、提升口感品质，是农人们待要解决的问题，本就是反季种植，能吃到本就是种幸福，在春夏季里吃萝卜，潍坊人一样吃的津津有味。
潍坊人喜欢萝卜，秋冬季里生吃萝卜，是任何等的美味佳肴都不及的实在酣畅。待霜降一过，大街小巷遍布专卖萝卜的店铺，生意那叫一个红火，街市里担挑、车推的也多是萝卜，足可见潍坊人对于萝卜的钟爱。
齐鲁大地流传着一句顺口溜“烟台苹果莱阳梨，不如潍坊萝卜皮。”此话何起，且不去探究，但潍县萝卜脆甜可口，老少皆宜的口碑确是响当当的。而用萝卜做就的美食，对于潍坊人来说，则更是“人间至味”。这其中，尤以“哑巴辣椒”“炸萝卜丸子”“萝卜炖排骨”最是家喻户晓，也是最经典的吃法。
说起“哑巴辣椒”，还有段动人的传说。相传，民国年间潍县有一哑巴，为谋生度日，时常肩挑担子叫卖。担子一头是他炒的小菜，一头是单饼。小菜是辣炒萝卜丝，做法是：萝卜和猪肉切成丝，再配以干红辣椒炒出香味，用饼一卷，既当菜又当饭，此吃法物美价廉，食客众多，一传十，十传百，由此传开，时间长了，便将此吃法唤做“哑巴辣椒”。
而这“萝卜丸子”更是简单美味，不过是将萝卜切丝成段，配以葱姜等调味，后成团入锅炸至微焦，外焦里软的炸萝卜丸子就出锅了，即可单吃，还可做成萝卜丸子汤，喝一口亦回味无穷。萝卜炖排骨则是北方冬天里最讨人的吃法。遇到雪天寒气袭人，一家人围坐一起，每人一碗萝卜炖排骨，有肉有菜有汤，热热乎乎，吃得定是汗津津、美滋滋，由内到外那叫一个舒坦。
如此美味，自然不会局限于潍坊本地。潍坊自古商业发达，有“小苏州”之称。商旅来此带走的不仅仅是丝绸、铜器和年画，潍县萝卜也跟着声名鹊起，但终因流通不便，出不得远门，空有美味美名，得见者少，知味者更少。
建国后，山东省农业厅曾把潍县萝卜的提纯复壮和增进品质的试验研究，列为科研项目，并组织农业、科研单位协作进行研究；恢复了原种，产量和品质不断提高。潍县萝卜也由仅限于潍城郊区，扩种至寒亭、昌乐、寿光、坊子、奎文、安丘、青州等县市区，栽培面积也不断扩大，还被引种到新疆、四川、广东、云南等地。
近年来，潍坊市委、市政府组织实施“农业产业化、标准化和国际化”战略，潍县萝卜产业逐步发展壮大。就拿寒亭区来说，规划建设万亩潍县萝卜都市农业示范园,并全面落实优惠扶持政策,有力促进潍县萝卜产业发展壮大，助力乡村振兴。为了把潍县萝卜的产业做大，寒亭区自2008年起举办中国(寒亭)潍县萝卜文化节，至今已连续举办十四届。寒亭区也已成有名的潍县萝卜种植基地。
如今，潍县萝卜以其特有的品质、较高的经济效益及生态效益越来越受到重视，种植规模不断扩大,管理也越来越规范。潍县萝卜，不仅畅销全国,还远销日本、韩国以及东南亚各国。
如果你来潍坊，茶余饭后，主家定会让你来一口潍县萝卜。在潍坊人的心里，招待客人尚需最好的食材，来潍坊不吃一口潍县萝卜，算是白来。潍县萝卜已像潍坊风筝一样，成了这座历史文化名城的标识之一。
2011年，潍县萝卜成功注册国家地理标志商标，并喜获“中国果菜十大驰名品牌”荣誉称号。2020年又成功入选第五批山东省知名农产品区域公用品牌。成为山东省乃至全国具有较高知名度和影响力的农产品品牌。如今，随着潍县萝卜品质的提升和产业的发展，小小的潍县萝卜正走出潍坊，声名远扬。
#潍坊[地点]#
近日，首批“好品山东”品牌名单公布，潍县萝卜上榜。
潍坊古称潍县。潍县萝卜也就是潍坊萝卜，关于潍县萝卜的诗词和典故很多。有人说“不就是一根萝卜嘛，干嘛如此大费周章？”潍县萝卜何许物也？今天咱们就来细说说这潍县萝卜。
郑板桥知潍县时曾有《还礼戏钦差》的传说，曾有诗云“东北人参凤阳梨，不及潍坊萝卜皮”。清代潍县著名学者、金石学家、诗人郭麐写过一首《高脚青》：茅屋绳床户不扃，桔槔汲罢坐畦町。几人饱食腥膻厌，来问园中高脚青。诗中的“高脚青”也便是潍县萝卜……如此种种，真是“萝卜白菜各有所爱”，看起来登不上台面的萝卜，在潍县这地界，也算得上是人间至味。
潍县萝卜，迄今已有300多年的栽培历史。清乾隆年间的《潍县志》就曾对其有记载。通常所说的潍县萝卜，呈圆柱形，细而长，皮色深绿，白色部分仅占通体四分之一，当地人又俗称“高脚青”或“青萝卜”。潍县萝卜以脆甜多汁著称，咬一口水灵灵，“落地摔八瓣”是对潍县萝卜脆度的形象比喻。
潍县萝卜，既可生吃，也可作为蔬菜炖腌拌炒，还可入药。含镁、锌、铁等多种微量元素及维生素，生食具有顺气、化痰、消食等功效。当地有“冬吃萝卜夏吃姜，不用大夫开药方”“吃萝卜喝茶，气的大夫满地爬”之说。至于这“气得大夫满地爬”，其意是说：吃了萝卜百病不生，大夫们被搁置高台，无病可医、无银可入，岂不气哉？
关于老潍县萝卜的产地，曾流传着一句话：北宫后北宫前，郭家庄子刘家园。据考证，潍县萝卜原多产于潍县城郊玉清宫附近，玉清宫又称北宫，故称“北宫萝卜”北宫地属北关，又称“北关萝卜”。北宫萝卜，是公认的最有名的老潍县萝卜，后随城建规划，萝卜产地北移到刘家园附近，再后来继续北移，至今天的东夏庄附近。
记者曾到实地探访，如今产地主要集中在东夏庄周边。据当地农人讲，村里种植潍县萝卜的土地约千亩，为半黄土土质。为保证品质，用大豆蒸熟磨成粉作为肥料，种出来的萝卜个个脆甜多汁。农人们还告诉记者，萝卜栽种需进八月在处暑前后，赶霜降后上市，那时才最是脆甜。并称，也有别的时令种植的，称春萝卜，一般在三月种，五一前后收。品相、脆甜度不变，唯一不足辣了些，总让人觉得少了些潍县萝卜的灵气。
行至玄武街向阳路口还见一碑，写有“潍县萝卜原产地保护区”的字样，关于原产地，此碑为证。
如今蔬菜种植已打破时令限制，霜降后才上市的萝卜，一年四季都可吃到。改良种植、提升口感品质，是农人们待要解决的问题，本就是反季种植，能吃到本就是种幸福，在春夏季里吃萝卜，潍坊人一样吃的津津有味。
潍坊人喜欢萝卜，秋冬季里生吃萝卜，是任何等的美味佳肴都不及的实在酣畅。待霜降一过，大街小巷遍布专卖萝卜的店铺，生意那叫一个红火，街市里担挑、车推的也多是萝卜，足可见潍坊人对于萝卜的钟爱。
齐鲁大地流传着一句顺口溜“烟台苹果莱阳梨，不如潍坊萝卜皮。”此话何起，且不去探究，但潍县萝卜脆甜可口，老少皆宜的口碑确是响当当的。而用萝卜做就的美食，对于潍坊人来说，则更是“人间至味”。这其中，尤以“哑巴辣椒”“炸萝卜丸子”“萝卜炖排骨”最是家喻户晓，也是最经典的吃法。
说起“哑巴辣椒”，还有段动人的传说。相传，民国年间潍县有一哑巴，为谋生度日，时常肩挑担子叫卖。担子一头是他炒的小菜，一头是单饼。小菜是辣炒萝卜丝，做法是：萝卜和猪肉切成丝，再配以干红辣椒炒出香味，用饼一卷，既当菜又当饭，此吃法物美价廉，食客众多，一传十，十传百，由此传开，时间长了，便将此吃法唤做“哑巴辣椒”。
而这“萝卜丸子”更是简单美味，不过是将萝卜切丝成段，配以葱姜等调味，后成团入锅炸至微焦，外焦里软的炸萝卜丸子就出锅了，即可单吃，还可做成萝卜丸子汤，喝一口亦回味无穷。萝卜炖排骨则是北方冬天里最讨人的吃法。遇到雪天寒气袭人，一家人围坐一起，每人一碗萝卜炖排骨，有肉有菜有汤，热热乎乎，吃得定是汗津津、美滋滋，由内到外那叫一个舒坦。
如此美味，自然不会局限于潍坊本地。潍坊自古商业发达，有“小苏州”之称。商旅来此带走的不仅仅是丝绸、铜器和年画，潍县萝卜也跟着声名鹊起，但终因流通不便，出不得远门，空有美味美名，得见者少，知味者更少。
建国后，山东省农业厅曾把潍县萝卜的提纯复壮和增进品质的试验研究，列为科研项目，并组织农业、科研单位协作进行研究；恢复了原种，产量和品质不断提高。潍县萝卜也由仅限于潍城郊区，扩种至寒亭、昌乐、寿光、坊子、奎文、安丘、青州等县市区，栽培面积也不断扩大，还被引种到新疆、四川、广东、云南等地。
近年来，潍坊市委、市政府组织实施“农业产业化、标准化和国际化”战略，潍县萝卜产业逐步发展壮大。就拿寒亭区来说，规划建设万亩潍县萝卜都市农业示范园,并全面落实优惠扶持政策,有力促进潍县萝卜产业发展壮大，助力乡村振兴。为了把潍县萝卜的产业做大，寒亭区自2008年起举办中国(寒亭)潍县萝卜文化节，至今已连续举办十四届。寒亭区也已成有名的潍县萝卜种植基地。
如今，潍县萝卜以其特有的品质、较高的经济效益及生态效益越来越受到重视，种植规模不断扩大,管理也越来越规范。潍县萝卜，不仅畅销全国,还远销日本、韩国以及东南亚各国。
如果你来潍坊，茶余饭后，主家定会让你来一口潍县萝卜。在潍坊人的心里，招待客人尚需最好的食材，来潍坊不吃一口潍县萝卜，算是白来。潍县萝卜已像潍坊风筝一样，成了这座历史文化名城的标识之一。
2011年，潍县萝卜成功注册国家地理标志商标，并喜获“中国果菜十大驰名品牌”荣誉称号。2020年又成功入选第五批山东省知名农产品区域公用品牌。成为山东省乃至全国具有较高知名度和影响力的农产品品牌。如今，随着潍县萝卜品质的提升和产业的发展，小小的潍县萝卜正走出潍坊，声名远扬。
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