一旦石墨烯不再只是展品，而是工業化生產，污染隱憂可能會成為明患。 （CFP/圖）
從2011年至今，在研究石墨烯環境風險的道路上，滕應幾乎沒有同行者：“石墨烯工廠對周邊環境影響的實地調研，現在沒有人在做。”
羅洪中算了算自家工廠臺賬：每生產一噸石墨烯，需要40到50噸硫酸，120到150噸的新鮮水。
“石墨烯（生產）會不會對環境造成污染，這是個偽命題。任何化工產品肯定有廢棄物，關鍵看能否變廢為寶。偷偷往河里排廢水，那才叫污染。”
“一張未來城市特色名片、一個百億規模的特色產業、一個資本市場的‘常州石墨烯板塊’、一個石墨烯產業的國家標桿……”這是2014年12月，首個“國字頭”石墨烯產業化基地落戶江蘇省常州市武進經濟開發區后，當地政府網站上的豪言壯語。
這是石墨烯熱潮中的一景。按照中國石墨烯產業技術創新戰略聯盟（以下簡稱聯盟）的規劃，“十三五”期間要在全國布局100個石墨烯應用產業基地，形成一千億的產業規模。
然而，“大躍進”前夜，繁榮背后的環境風險，鮮有人提及。
“石墨烯但愿不要再重蹈鉛蓄電池的老路了。”早在2011年，山東一位大學教授在博客中即為“大干快上”的石墨烯行業敲響了警鐘。但如今，他只愿匿名受訪：“國家大力支持，大家都在談發展。”
“這個行業一來比較前沿，另外也沒有具體的污染案例報告上來，我們對這一塊關注得還不太多。”環保部環境規劃院副研究員李曉亮坦言。
或富集毒物
和很多人一樣，滕應第一次聽說石墨烯是在2010年。那一年，石墨烯的發現者獲得了諾貝爾物理學獎。
“我當時就在想，作為一種新材料，它的環境功能（指對周邊環境的功能影響）和環境風險，應該去做前瞻性研究。”滕應是中國科學院南京土壤研究所研究員，從2011年至今，在研究石墨烯環境風險的道路上，他幾乎沒有同行者：“這方面的研究非常少。我在做的還是實驗室模擬，石墨烯工廠對周邊環境影響的實地調研，現在沒有人在做。”
在石墨烯眾多特性中，最先引起滕應注意的是其巨大的比表面積（單位質量物料所具有的總面積）。
由于巨大的比表面積，石墨烯對污染物有較強的吸附能力，可以作為土壤修復劑。但如果控制得不好，也可能富集環境中的有毒、有害物質，影響污染物的遷移。
滕應還研究了石墨烯對植物、動物、微生物的生物毒性效應。他對小麥、玉米、蚯蚓等生物進行模擬實驗，從模擬效果看，低濃度的石墨烯對生物有促進效應，而高濃度時則會抑制生物生長。作為納米級顆粒，石墨烯可以進入細胞，影響細胞活性。
美國加利福尼亞大學的環境工程師沙朗·沃克爾研究了石墨烯進入水體的環境風險，報告發表在2014年7月《環境科學工程》期刊上。研究發現，在類似地下水的液體中，氧化石墨烯會下沉，不會對水域造成危害。但是在類似地表水的液體中，氧化石墨烯并沒有下沉，它會吸附到正在腐爛的植物和動物產生的有機物上，然后隨著它們漂浮。那么，動物和人攝取氧化石墨烯的幾率就會大大增加。
滕應認為，對石墨烯的環境風險進行預警不是杞人憂天。“現在產業剛剛開始，還找不到真正造成污染的地方。今后產業發展大了，如果沒有很好的管理，對生態肯定會造成影響。”
將來，石墨烯可能以多種途徑進入環境中。比如石墨烯改性聚合物材料降解以后，會將石墨烯暴露出來。石墨烯生產、應用企業的廢棄物中，也可能含有大量石墨烯。
而這些因新材料特性產生的環境隱憂，實際中幾乎無人注意。山東三潤環保科技有限公司一位環評師曾給石墨烯生產企業做過環評，他告訴南方周末記者，環評時主要考慮的還是普通的“三廢”處理，沒有考慮過石墨烯進入土壤和水體后的特殊性質：“我只知道石墨烯不溶于水，會形成沉淀，應該問題不大。”
2015年11月20日，武進區環保局開發科工作人員對南方周末記者說，雖然石墨烯是新興產業，但和其他企業一樣，“污染由中介機構來評價，我們就審批。”至于后續管理，也無特殊之處，和其他企業參照同樣標準。
高耗水，產廢酸
雖然石墨烯材料自身的環境隱憂幾乎無人關注，但石墨烯工業化生產過程中的環境問題已經浮出水面。
大規模生產石墨烯會不會影響生態，后端污染怎么回收——“這是我們聚在一起時會討論的問題。”廈門凱納石墨烯技術有限公司運營總監方崇卿說。
討論的結果分歧巨大。江蘇常州市政府科研機構江南石墨烯研究院名譽理事長馮冠平相信，石墨烯產業是綠色環保產業。但也有匿名業內人士的觀點走向另一個極端，認為部分石墨烯生產企業“嚴格來說根本通不過環評”。
目前，工業界較多使用化學氣相沉積法（CVD）和氧化還原法生產石墨烯，雖然工藝還不成熟。
化學氣相沉積法以甲烷等含碳氣體為原料，高溫狀態下，使碳原子在金屬基底上挨個排列，“生長”出以平方米為計算單位的石墨烯薄膜。業界一般認為，這種制備方式不會給環境增加負擔。
環境風險主要存在于氧化還原法中。這種制備方法通過石墨與強酸反應生成氧化石墨，經過分散形成氧化石墨烯，再加入還原劑制得石墨烯粉體。
氧化還原法須消耗大量的水和硫酸，同時產生大量酸性廢水和廢酸。生產出來的石墨烯粉體一般含多層碳原子，與嚴格意義上的單層石墨烯相比，性能受到損失。
國內到底有多少家石墨烯生產企業，目前并無權威統計，部分企業也不向外界公開產能及生產方法。據聯盟秘書長李義春估計，目前接近量產規模的石墨烯薄膜生產企業有3家，達到量產規模（產能10噸/年）的石墨烯粉體生產企業有5家，東莞有1家企業量產石墨烯漿料。此外還有二三十家企業建成了石墨烯生產的中試線。
生產石墨烯粉體的企業，絕大多數使用的是氧化還原法。
“膨脹石墨是一噸石墨放兩噸硫酸，已經夠污染的。你再搞這個玩意（氧化還原法），那不更污染？”鴻納（東莞）新材料科技有限公司生產石墨烯漿料，董事長李琦說。該公司制備工藝不同于上述兩種，“屬于商業秘密，不能透露”。
不過，實際污染并不突出。除了企業總數少、產能不高，另一個原因是多數企業沒有天天開工。
李義春表示，現在石墨烯的下游應用跟不上，制約著石墨烯生產和產業發展。“（很多企業）就是生產線建起來了，生產一批，有下游客戶了再生產一批。”
不過，一旦應用突破，石墨烯產業的發展可能一日千里。
微信二維碼
