近日，日本政府決定将福島第一核電站核污水排入大海事件引起了全世界的關注。多數人隻了解到核廢水含有大量的氚元素，人體隻有大量吸入氚，才會造成損害，而實際上東京電力公司已檢測出核廢水中含有63種放射性元素，包括傷害性極強的6種放射性元素，分别是碘-131、铯-134 和铯-137、碳-14、钴-60和锶-90。

日本核廢水相關報道（圖源：CCTV）

這些元素對人體和動植物都是極為有害的，比如碘-131大量存在，可能導緻癌症患病率飙升；铯-134和铯-137會導緻海洋生物發生變異；碘-129可以導緻甲狀腺癌等。

來自德國的海洋科學研究機構的計算結果顯示，核廢水一旦倒入大海，核廢水将在57天内污染半個太平洋。因此被放射性物質污染過的廢水，對海洋環境、食物安全以及人類健康都會帶來巨大的負面影響。

核廢水污染模拟圖

地球上存在許多的化學元素，目前存在118種不同元素，有些元素是構成生物有機體必備的要素，有些元素對生物有着極大的危害作用，還有的元素被人類視若珍寶。

金元素就是一種被人類視為寶貴财富的元素之一，同時也是全世界公認的硬通貨，那麼黃金和各種元素是如何産生的？為什麼黃金會有如此稀有？寶石中化學元素到底從何而來？這些元素對寶石有什麼不同的影響？下面為大家一一解開。

Part 1. 黃金如何産生

地球化學元素豐度最高的前八個元素分别是氧、矽、鋁、鐵、鈣、鈉、鉀、鎂。而金（Au）這種化學元素，在地殼中含量不過1400萬噸，能被發現和開采的量就更少。

元素周期表

地球上的這些元素都從何而來？

這和宇宙的起源等天文物理學有關。目前科學界的解釋是：宇宙中所有元素都起源于氫（H），絕大多數恒星的元素中氫最豐富，它在非常高的溫度下發生聚變反應，形成較重的原子核，首先是氦，然後是其他元素。恒星内部發生核聚變反應演化到最後，先消耗完氫元素，再消耗氦元素，這個過程不斷合成更重的元素，因此才有如此豐富的化學元素。

恒星

金元素為什麼如此稀有？

因此原子序數最小的氫元素是宇宙中最多的元素，原子序數越高含量越少，而金（Au）的原子序數為79，屬于原子序數非常高的元素，因此金在宇宙中都十分稀少。

金是如何産生的呢？

金元素的産生和宇宙中兩顆中子星碰撞有關，碰撞後金元素散布到宇宙空間，在地球形成初期被捕獲，于是地球才有了金元素。而兩顆中子星的碰撞，概率是極低的，宇宙中目前在銀河系中僅僅找到了一對中子星，所以黃金的稀有程度可見一斑了。

中子星碰撞模拟圖

Part 2. 寶石中的特殊元素

上面我們了解到地球上最多的元素是氧和矽，因此地殼中的礦物絕大多數都是矽酸鹽礦物。矽酸鹽礦物在自然界分布極廣，是構成地殼、上地幔的主要礦物，估計占整個地殼的90%以上，已知的約有800個礦物種，約占礦物種總數的1/4。

同樣大部分寶石也是矽酸鹽礦物，如祖母綠、碧玺、锆石、橄榄石、石榴石、翡翠、和田玉等。

但有些寶石之所以能夠從衆多礦物中脫穎而出，離不開它本身含有某種特殊的元素。

1. 紅寶石、藍寶石

紅寶石（左下）與藍寶石（右上）

紅、藍寶石也稱為剛玉，其主要化學元素為Al2O3，純淨時無色。盡管鋁和氧都是非常常見的元素，但想要形成美麗的紅寶石，其一定要有含有鉻（Cr）元素，含量位于2%~3%時，顔色才能達到正紅色。而藍色的藍寶石則要求含有鐵（Fe）和钛（Ti）元素，才能形成濃郁典雅的藍色。

這是因為含有這些特殊的微量元素，紅、藍寶石才能在衆多寶石中脫穎而出，成為五大寶石之一。

2. 祖母綠

祖母綠

同樣作為五大寶石之一的祖母綠也是因為含有特殊的微量元素而獨樹一幟。祖母綠的蒼翠欲滴的翠綠色是由内部的鉻（Cr）或釩（ V）取代晶體結構中的鋁而緻色的，并鉻和釩含量的多少，直接影響着祖母綠綠色的深淺程度，含量越高，綠色越深。

同樣屬于綠柱石家族的綠色綠柱石，盡管和祖母綠的主要化學組成一樣，但僅僅因為含有的微量元素是鐵（Fe）而不是鉻，達不到祖母綠那樣明豔的綠色，其身份和地位就大打折扣。

3. 钴尖晶石

钴尖晶石

尖晶石是最近市場上熱門的寶石之一，除絕地武士尖晶石之外，藍色的钴尖晶石更是尖晶石家族中的貴族。钴尖晶石是由钴（Co）緻色的尖晶石。钴元素的存在決定了尖晶石中的藍色濃度，通常為藍色或者是一些帶有灰色調或者暗黑色調的藍色，并且最終決定其外觀的美麗程度。

钴尖晶石已經十分稀有了，而具有變色效應的钴尖晶石更是少之又少，其在日光燈下呈現藍色，在白熾燈下則呈現紫色的外觀。這樣美豔動人的神奇寶石，能夠擁有一顆才真是人間幸事。

4. 草莓綠柱石

草莓綠柱石

草莓綠柱石（佩索達石）同樣是一種十分珍貴稀有的寶石，最初發現于2002年，2003年被認證為新礦物種，是衆多寶石礦物收藏者最想擁有的稀有寶石之一。

草莓綠柱石之所以稀有，因為其主要化學元素中含有铯（Cs）和锂（Li），，由于元素的不同導緻其性質與綠柱石家族有差異，草莓綠柱石為三方晶系，而綠柱石為六方晶系，也正是因為其獨特的化學元素導緻其粉嫩草莓紅色外觀。

除了以上的四種寶石，因為含有特殊元素而出圈的寶石還有很多。

帕拉伊巴碧玺則是因為含有錳（Mn）和銅（Cu）元素才擁有特殊的電光藍色。

沙弗萊作為普通的石榴石家族一員，因為含有鉻（Cr）和釩（V）元素而顯示美麗的翠綠色最終脫穎而出。

藍錐礦則因為含有一種含有鋇（Be）和钛（Ti），變成比藍寶石還要高貴的稀有寶石。

Part 3. 寶石的光學效應

不同的化學元素不僅影響寶石的顔色和物理性質，同時還能夠産生一些光學效應，而這些光學效應同樣與寶石的價值有着的密切的關系。

熒光

紅寶石因含有鉻元素而能夠在紫外熒光燈下發出明亮的紅色熒光，而紅寶石的熒光對其本身的顔色也具有一定的加強作用。在日光下觀察紅寶石會覺得紅寶石顔色十分豔麗動人，這是由于日光中含有紫外線，因而使得紅寶石能夠産生一定的紅色熒光，最終使得寶石的紅色更加明亮鮮豔。

紅寶石在紫外燈下的熒光

變色效應

變石由于具有變色效應而聞名于世，而變色效應就是由于變石内部含有鉻（Cr）元素所導緻。變石中的鉻元素使得紅光和藍綠光透過寶石的幾率近于相等，于是外部環境的 光源條件(色溫)就決定了變石的顔色。例如，色溫較高的日光燈中藍綠色成分偏多，導緻變石呈現藍綠色，白熾燈光源中色溫偏低，導緻變石呈現紅色。

變石的變色效應

其他具有變色效應的寶石同樣也是由于所含的特殊化學元素所緻，比如變色石榴石富含 Mn、Fe、V及微量的 Cr元素，變色尖晶石含有Fe、Cr和V元素等。

變色熒光效應（光緻變色現象）

變色熒光效應也是寶石具有的一種特殊光學現象，最典型的寶石便是紫方鈉石。紫方鈉石是方鈉石中含有硫的一個亞種，其在短波紫外燈下照射幾分鐘就能夠出現明顯的紫色加深的現象，而加熱一段時間紫方鈉石就會明顯褪色。

寶石因為特殊的化學元素而變得豐富多彩，我們的地球也正是因為擁有這麼多的化學元素，才能形成如此美妙神奇的世界。動物、植物、寶石等一切都是由不同的元素構成，元素之間的相互轉化、循環往複，讓大自然的一切都成為一個整體，息息相關。合理利用寶石礦産資源是每一個珠寶人和消費者的義務與職責，讓我們一起共同創造和維護美好和諧、持續穩定的珠寶産業世界吧！

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