鹽池化工及技術演進探討范文

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《廣西民族大學學報》2015年第五期

位于晉、陜、豫交界的山西運城鹽池又稱解池、潞池、河東鹽池等，被譽為“中國死海”，是世界最早開發的鹽池及鹽產地，其產鹽史達四千年以上，孕育形成了中華上古文明的最初格局，并在數千年文明演進的諸多時期扮演了重要角色，占據了不可忽視的歷史地位．鹽自古以來都為文學、歷史學、經濟學以及傳統科學等諸多領域所關注，圍繞其展開的記述———“上自史傳，下迄志書，旁及計臣奏章，私家著述”———極其豐富，又因“鹽池成自天然，品質純凈，儲量豐饒，採取便利，當海鹽井鹽未經利用之先，人民食用所需，唯此是賴”，所以有關運城鹽池的論著，構成了古代鹽史研究中最早也最重要的一部分．然而，隨著20世紀以后西方近代科技在中國的引進與開展，社會政治的動蕩變化以及傳統鹽業生產的技術守舊與封閉，使得運城鹽池所產池鹽在與蘆鹽以及地方保護下的土鹽等其他食鹽產品的競爭中逐步敗退，生產蕭條．鹽池副產物中大量的芒硝等化工產品由于不被科學認識與利用，廢棄堆積，不僅造成資源浪費，更因處理無方而對附近空氣、土壤及農作物等造成嚴重污染和損害．民國時期，運城鹽池走入了危急存亡的歷史拐點，圍繞鹽池近現代化學工業化的科技研究也由此發端并逐步展開．

1運城鹽池近代研究的特點

當代著名鹽業史研究專家、運城學院已故教授柴繼光先生（1931－2012）曾在《關于運城鹽池的著述考略》一文中，將古今運城鹽池的相關研究歸為兩種類型，即文藝類與論著類．前者的主體為從上古到清代文人所做的詩詞文賦；后者則主要包括了宋、金、明、清的志書．關于從民國發端的近代研究論著，此文僅提到三種：1935年蔡國器所著《璐鹺紀要》、抗戰期間曹煥文所著《西北鹽池》以及1936年曾仰豐所著《中國鹽政史》．其中，只有《西北鹽池》從地質以及化學角度，對運城鹽池的地理學成因以及硝板曬鹽的化學原理進行了簡單論述，其他兩部都屬于鹽法、鹽政等角度的探討．為了詳細探究民國時期有關運城鹽池研究更精確的統計信息，本文參考《中國鹽史論著目錄索引（1911－1989）》與《中國鹽業史學術研究一百年》兩部針對中國鹽業史論著目錄專門統計的著作成果，對民國時期鹽史論著進行詳細分類①、校對和統計，結論發現：在1911－1949年期間，國內外共有正式出版及發行的鹽史論著358部（國外著者41部，國內著者317部）．其中，“綜論”類101部，占比28．1％；“社會”類138部，占比38．4％；“經濟”類98部，占比27．3％；“文化”類1部，占比0．3％；“科技”類21部，占比5．8％．而其中有關運城鹽池的論著僅8部，僅占到所有鹽史論著的2．3％；同時，其研究角度全部屬于“社會”及“經濟”類，并未有專門對鹽池化工科技進行的研究．②新中國成立以后，針對運城鹽池的專門研究在長時期內并不多見．

然而，自20世紀80年代開始，相關研究論著則呈現出急速增長態勢．③由此可以看出，民國時期是運城鹽池產鹽技術由傳統到近代化工的過渡期，當時的中國鹽史研究集中于鹽務、鹽法、社會、經濟等方面，缺乏從技術———尤其是化工科技角度的研究；而對運城鹽池的科技研究，則更屬罕見．日本學者吉田寅在《中國鹽業史在日本的研究狀況》［7］一文中寫道：“中國鹽業史在日本研究逐步興盛始于1940年．其研究不外乎從法制的或社會經濟的角度入手，有關鹽業技術方面的研究則微乎其微．在區域性的研究中，其重要課題則是山西的鹽池與沿海一帶的鹽場．”因此，彭澤益在1991年召開的“中國鹽業史國際學術討論會”上所致開幕詞的相關總結，也就不難理解了：“舊式的鹽史研究，大多從‘鹽法’和‘鹽政’的角度出發，著眼于財政稅制和鹽務的整頓及完善，來評說‘鹽政’或‘鹽法’的得失．這顯然同適應歷代統治者的需要有關，至少沒有擺脫其影響．然而，對我們來說，這已經遠遠不夠．即如鹽業科學技術方面的重大進步和發明創造，乃至它們怎樣出現……這許多重大的課題，不是談論鹽政就能解決和代替的．”［8］結合如上統計與論述，本文認為，民國時期之所以成為運城鹽池研究由社會角度到科技角度的過渡時期，除去時代的諸外史因素，必也存在內史的原因，即投身運城鹽池近代化工業研究的先驅學者，為后來的研究做出了先行性努力和奠基性貢獻．

2曹煥文運城鹽池相關的研究與論著

曹煥文（字明甫，1900－1975）是民國及建國初期山西工業最重要的建設者和奠基人之一，也是最早關注運城鹽池化學工業化、提出鹽業整頓及化工產品開發計劃，并投入巨大精力進行呼吁、研究與實施的學者．他于1919年起留學日本，1921年考入東京高等工業學校（東京工業大學前身）電氣化學科．1926年回國后，先后擔任了山西火藥廠技師、工程師及廠長等職．出于對火藥原料氯酸鉀的生產需求，曹煥文將目光聚焦在“取之不盡、用之不竭”的被當作“棄物”的化工產品上．1932年1月10日，被稱為“近代山西工業母體”的西北實業公司在太原籌備，下設籌備機構共5組，籌備委員12人．曹煥文作為委員之一出任化工組組長，后任工業處處長，“擔負山西化學工業建設之責”．由此以后，他作為工業建設帶頭人、化工專家和實業家，開始了六、七年對解池的潛心研究．1932年8月，在親赴運城鹽池實地考察后，曹撰寫并發表《整理運城鹽池鹽務私見》④一文提交當局，表達自己對鹽池生產所遇癥結的研究觀點以及整頓鹽務、建設工業的建議．在文中他重點強調了鹽池副產硝板的利用愿望，認為過去“硝板堆積如山，廢棄滿地，利用無術，除去無方，不能不說是暴殄天物，也可說是人事未臧”，從而提出“以綿薄之力，宣傳提倡，使社會人士、技術專家深切注意外，個人亦實行作技術之研究，企圖以科學之力，化無用為有用，用人力以奪天工”的愿望．1934年7月，曹煥文再赴運城考察并作《整頓潞鹽計劃書》，其中特別強調應著力研究“化學工業用鹽”、“堆積如山”的“副產芒硝”和“苦汁內鉀素”等鹽池內化工產品：……潞鹽曬法雖古，然自古迄今，殊少改變，其制鹽一切工作，多不適于今日科學進步之時代．……本省十年建設計劃，逐漸實行，各化學工廠次第興起，而堿及各種副產物為化學工業重要原料，非先期研究，恐不足相輔以成，且同蒲路明年即至運城，煤炭問題瞬將解決，時機已至，不可失也．［9］37此文極力呼吁社會關注運城鹽池現狀，早日開始化工業建設，改良鹽務，開發鹽池其他化工產品．此外，1935年1月曹煥文又著《化學工業進行步驟說明書》，分酸堿、電氣化學、油脂等共10種工業類別、32項事業進行分別說明，其中涉及運城鹽池為“酸堿工業類”中的3項（即“運城鹽業”、“河東制堿”、“硫化堿制造廠”）以及“電氣化學工業類”的1項（即“電解曹達及鹽酸加里事業”），呼吁“改良鹽法，改進（食鹽）品質”，提出可在河東生產工業用堿的若干方式，以及運城鹽池可供給硫化堿、苛性曹達與漂白粉等生產的主要原料，建議設立“河東鹽業研究所”及“堿廠、硫化堿廠”，并身體力行，“自己在西北實業公司建設一小規模硫化堿爐，加以研究，成功后又于（西北）窯廠造一大爐，以期社會之需．”1932年11月至1935年1月，曹氏依據自己“對潞鹽整頓、運城鹽池改良”所實際參與的工作，陸續撰寫和發表專門針對運城鹽池的“建議、調查、整頓、宣傳”性論著8種，并整理為合集《河東潞鹽鹽務叢集》．抗戰爆發后，曹煥文隨西北實業公司南遷，擔任成都、西安公司工程師、重慶中華大學理學院教授、自貢市中央工業試驗所鹽堿實驗場工程師兼副場長等職．利用抗戰的幾年時間，他輾轉四川各鹽場，憑借之前在運城鹽池調查研究產鹽技術的經驗，靜心專事研究井鹽及鹽副產品———尤其是戰爭期間急需之鉀鹽的提取和利用技術，取得特別的成果．①1940年他撰寫并發表《西北鹽池縱覽》②一文，總結其考察過的包括運城鹽池在內的西北諸鹽池生產現狀，提出改良呼吁；與此同時，作為教授，曹在傳播鹽池科技與文化方面一直不遺余力，曾多次進行公開講演和授課，力圖“啟發”鹽商與社會，繁榮鹽化工業．1945年由“說文社”代為出版印行的《西北鹽池》，在當時四川自流井及其他鹽產區流傳甚廣，影響頗大．著作全文約9000字，共9個主要章節分述了西北鹽池的價值、歷史成因、分布情形等．除去以獨特的“硝板曬鹽”技術為特點的運城鹽池外，文章還在遍布西北廣袤區域的50多處鹽池中，擇取最它鹽產區流具特色和代表性的3處（吉蘭泰鹽池、杭錦旗鹽池和青海池）做了分析簡述，該文也成為曹氏鹽業理論的代表作之一．盡管曹煥文對池鹽的研究視角擴大至與井鹽的比較以及整個西北，但其核心和精華仍是運城鹽池，其理論代表作，也非其數十年研究與建設經驗的鹽業化工及鹽史代表作———《運城鹽池之研究》莫屬．該著作創作于1945年，自1947年1月1日起在《西北實業月刊》（下稱《月刊》）以連載的形式分期發表，歷經2年時間，分載5卷20期．1948年9月1日的《月刊》第5卷第2期是其連載的終結，雖然該期文后標明“未完”，說明全文并未刊登完畢，但由于戰事及其他原因，《月刊》很快停止發刊③，這部運城鹽池的重要研究著作也再未繼續發表續文．④本文蒐集了《運城鹽池之研究》發表于《月刊》的全部內容，進行了詳細的統計：這部著作僅已出版文字，就已達14萬余字；此外，文中另配有插圖36幅，表格200例．全文分10編37節80項，研究論述了運城鹽池地形、水源、地下礦脈等的形成及發展歷史，運城鹽池從上古至近代曬鹽技術的變化演進，以世界代表性鹽礦、鹽湖以及四川自流井鹽井與運城鹽池進行比較分析；同時，用化學方法對鹽池鹵水成分進行了鑒定，科學分析其與氣候的關系；由對畦曬咸水鉤配“甜水”的原理探索，進行“鹵水自然變化及降低濃度的研究”；系統研究了硝板的化學成分、成因、硝板曬鹽法的化學作用以及其科學利用的工業計劃．鑒于運城鹽池著名的防水工程，著作從歷史、地理等角度入手，對“疏水河渠”、“拒水堤堰”和“護池泄水灘”進行理論梳理與解釋．可見，《運城鹽池之研究》是一部完整的運城鹽池科技研究專著．限于篇幅，此處僅擇其對硝板相關的兩點研究，即可管窺其對運城鹽池現代科技研究的影響與貢獻．首先，關于硝板化學成分的鑒定．運城曬鹽，必須依賴硝板．曬鹽時硝板上所發生的種種化學變化，是現代運城鹽池化學研究的重點，而硝板化學成分的鑒定，又是最基礎的重中之重．曹煥文曾在30年代即在運城鹽池對硝板成分進行過實地考察與取樣分析，并送至日本東京工業試驗所進行鑒定．通過對多份硝板樣品化學成分的比例進行對比與研究后，他第一次提出：運城鹽池硝板的化學成分為“白鈉鎂礬”．這是運城鹽池研究史上首次、也是最重要的一次科學鑒定；鑒定結果至今仍是學界對硝板成分普遍接受的定論，例如：“解放后，經輕工業部鹽源勘探隊、山西省地質局214隊、216隊等單位先后在運城鹽池進行不同程度的地質工作”，探得“沿鹽湖分布”的17個硝板礦體中最大的3個礦體礦物“主要為白鈉鎂礬、芒硝、無水芒硝、鈣芒硝及石鹽”；柴繼光也曾將曹煥文的“硝板成分分析表”及鑒定過程進行引用，并使用“山西省214地質隊”1987年對白鈉鎂礬成分鑒定的“勘探報告”結果與之進行了對比，對曹煥文的硝板成分研究給予肯定．其次，關于硝板的化學作用．曹在《運城鹽池之研究》第九編中總結提出了硝板的三個特別作用：“化學變化作用”、“吸熱保溫作用”以及“助長晶析作用”，并分別進行了詳細的解釋與探討．通過對“化學變化作用”的研究，根源性地解釋了苦鹽除雜的全部化學變化；“吸熱保溫作用”則將硝板透熱度與運城鹽池曬鹽“熱傳導、對流、輻射兼而用之”的復雜特點進行了深入論述；“助長晶析作用”是以晶體學理論對食鹽結晶過程的幾何性質、物理組成、化學結構等方面進行的研究．

由于這三個作用在解釋運城鹽池硝板曬鹽獨特生產方式方面的重要意義，曹的理論研究深刻影響甚至決定了后來的相關研究．例如，柴繼光對曹煥文硝板作用的研究數據以及結論，作了較大篇幅和較完整的引用；陳惟同、張正明等學者也在相關研究中借鑒或承認了曹的研究結論．

3運城鹽池產鹽技術演進研究

運城鹽池古有大、小池之分，大池指地處古安邑段的鹽池，小池即“女鹽澤”．最早的記載見于北魏酈道元的《水經注》，其中有對小鹽池“裂水沃麻，分灌川野，畦水耗竭，土自成鹽”的記述．曹煥文在《運城鹽池之研究》中對此也通過親歷山西清源縣生產白鹽的場景的描述，佐證了已然濫觴于北魏時期的小鹽池的畦曬．而這種技術的出現，則可推斷在春秋戰國應已開始，至漢代就已“通行為平凡之事實矣”；對于大鹽池，由《水經注》所載“紫色澄淳，渾而不流．水出石鹽，自然印成，朝取夕復，終無減損”可見，其成鹽機理尚處于典型的“天然結晶”階段．究其原因，曹氏分析畦曬技術的實現，非極端嚴格之條件不可得：“多雨地帶不相宜，滲水地質不相宜，必須風力適當干燥合宜，方可利用天日蒸曬．”，從而認為大池不得畦曬，是因缺乏水利以杜絕洪水侵害，沒有可以規則利用的曬鹽鹵水．《河東鹽政匯纂》（卷之一•鮮池）內“古惟集工撈采，收自然之力．李唐以后，有制畦澆曬法”的觀點，是將解池畦曬技術與之前原始的“天然結晶、集工撈采”的生產方式進行了割裂．這顯然是以“是否假借人智”來區分生產方式的簡單的二元分類法，即：“墾畦澆曬”是人的發明，而“天然結晶”則全恃天工，沒有人類技術的創生與介入．與之不同地，上述曹煥文的考證與結論最早提出技術發展的“循序漸進”觀點，即二者之間并非絕對明晰地割裂，技術的產生是不可“躍等而進”的．“墾畦澆曬”是公認的運城鹽池獨特的曬鹽技術，然其“獨特”之處既非“墾畦”，亦非“澆曬”．

它是古人利用天日、南風以及硝板上鹵水化學變化等逐漸總結形成的產鹽技術經驗的綜合，其技術關鍵是化學除雜；初行于春秋戰國時代的人工畦曬，只是墾畦澆曬的“萌芽狀態”．由于解池鹵水中包含硫酸鎂（MgSO4）與芒硝（Na2SO4）等產鹽雜質，萌芽期的畦曬技術既未能認識雜質及硝板的化學本質，也不可能利用溶解度、飽和度等概念，以及利用硝板化學變化原理將雜質與食鹽分離，從而導致所曬之鹽仍然味苦而質差．硝板制鹽以及“咸淡水搭配”技術的出現，正是古人為提高池鹽純度以改善鹽質，在長期的科學實踐中取得的技術突破．綜上所論，“墾畦澆曬”可以分兩個漸進形成的技術階段來認識：以開墾畦地曬鹽的初級技術（“初級畦曬”），以及以利用硝板和咸淡水搭配原理除雜曬鹽的高級技術（“高級畦曬”），二者都是以畦地和太陽熱能的利用為基礎的天日曬鹽技術．關于墾畦澆曬的興盛時期，鹽史研究一般論定其始于唐朝．但初級到高級技術的轉變，關鍵在于曬鹽時對鹵水過濾除雜的實現，這必然發生在古代化學理論與實踐大進步的時期．曹煥文因此將目光聚焦到我國古代煉丹術興起的魏晉南北朝時期．拙文《曹煥文與中國火藥史研究》論述了曹在20世紀20－30年代專門針對中國火藥史進行的研究及成果，其中特別論述了他對中國火藥起源的年代考證結論：煉丹術大興的“魏晉之際是火藥發明在技術上最可能的時期，南北朝則是這一技術‘公表于世’的時期”．因同為中國古代化學相關問題，在研究運城鹽池曬鹽技術演進時，曹將火藥的發明與之發生了關聯，并對苦鹽除雜的化學應用進行了分析：著者研究中國火藥之起源時，發現中國化學之開始，發端于醫藥，而化學之進步，則孕脫于中國之煉丹術．

蓋煉丹術發端于漢代而盛于魏晉，……煉丹術系研究物質變化、藥物性能，……而化學藥品之性能亦逐漸認識清楚，……所以魏晉南北朝之后，到及隋代而火藥雜戲出現于世，并非偶然．食鹽本為化學制品，而其生出又與各種雜質相伴，如芒硝、硫苦等有不易分之關系，非將此種雜物之性能清楚及其分離結晶之精細操作，而后方能做成質佳之鹽．……但是煉丹術發達之后，藥物之學進步，化學亦隨之大形發達，而制鹽術為化學操作之主要者，當然可能隨之而較前進步，而將上代之苦鹽，用化學之方法可能改善為質美之物矣．通過如上對煉丹術興盛導致古代化學大形發達的精妙論述，曹煥文深刻意識到：魏晉南北朝煉丹術之發達，為不論火藥起源還是池鹽生產技術的突破，都提供了極大的歷史可能性．解池著名的防洪水渠———姚暹渠修筑于隋代，結合本文上述畦曬技術出現的前提———防洪水利，曹氏一度推測其目的即為了實施解池墾畦澆曬的鹽業生產．只因隋代文獻未出現相關記載，而唐張守節《史記正義》中有對解池畦種時“天雨下池中，咸淡得均，……以日暴之，五六日則成鹽”的記錄①，證明畦曬在唐代應“通行已久”，人們對“畦曬之辦法亦徹底明了，更對制鹽方法之進步亦知其程度矣”，因而只能以唐考為畦曬興盛之時期．總之，曹煥文對運城鹽池曬鹽的技術演進，持“發端于魏晉而成于唐代”的觀點．畦曬的鹵水自古取自“產鹽之母”的黑河，但乾隆二十二年（1757年）黑河遭洪水淤塞后，畦曬的鹵水來源受到了毀滅性斷絕．乾隆四十二年（1777年），東場商人發明“滹沱”取鹵的方法；光緒初年（1875年），鹽井出現在運城鹽池中．從滹沱或鹽井中直接取出的鹵水，同樣需要灌入畦地中進行蒸發、過濾與結晶，池鹽生產的工序較前變得更加精細，而墾畦澆曬技術，源于魏晉、成于唐而盛于宋，歷經明清，一直蘊藏于經驗科學的傳統曬鹽技術之中，直到民國時期曹煥文運用東西各方之學，從運城鹽池產鹽技術發展史中剝離出古代科學之精髓，更運用現代科學以揭開產鹽技術之原理．

4結語

在運城鹽池古今科技研究過渡與轉換的初期———20世紀40年代，曹煥文潛心于用近代科技解釋蘊藏于古老的制鹽技術中的科學內涵；作為山西近代工業的主要建設者之一，致力于將解池副產品開發利用的納入化學工業計劃之中，為鹽池科技研究及近代工業的起步做出了奠基性貢獻．同時，也對解池生產技術的演進史進行了突破性考證，于卷帙浩繁的古代典籍中提煉出與曬鹽技術相關的記載，將從天然結晶、集工撈采的原始利用，到人智進步、開墾畦地的初級曬鹽，再到化學發達、技術突破的高級畦曬，以及基于季節氣候的畦種技術最終形成的數千年產鹽技術演進史，完整地呈現在后來研究者目前，邁出了以科技史角度對運城鹽池進行研究的第一步．曹煥文在這些重要的考證中，不僅對運城大、小鹽池產鹽技術發展的不同歷史進程創始性地進行了的研究，更重要的是，他對魏晉南北朝時期因煉丹術發達而引起的中國古代化學技術突破的分析，將同屬化學領域內的火藥與解池畦曬的起源問題聯系在一起，為科技史上兩個頗具難度的問題提供了獨特的研究角度及有理有據的理論論證．②因篇幅所限，本文不能詳盡探討曹煥文對運城鹽池防洪系統、地質、礦藏等方面的研究．但通過他開創性的探索與突破，運城鹽池數千年鹽生產史中被“經驗科學”“不經意”利用的科學原理逐步得到呈現，進入了現代化學工業研究的視野中來．特別要指出，曹氏的研究畢竟僅靠一己之力，完全缺乏參考與協助．他曾寫道：硝板曬鹽，在世界上恐只運城一處，允稱獨一無二，故無先例可援，又無成法可循．若欲將硝板曬鹽作用徹底清楚，唯有中國人自下苦心，方克有濟．因外國學者未曾遇此事實，致腦際不會發生此問題，……故今日硝板制鹽之資料，可稱為一點也無．著者研究此問題之時，曾將歐美之化學拔萃雜志（ChemicalAb－stracts）逐期檢閱，再四番弄，以期得點資料，但是一點也找不到．又曾向各鹽堿書及各化學書中檢尋，還是得不到一點……在其所處的時代及歷史時空下，雖用幾十年時間“詳細考察、綿密研究”，但限于諸多現實條件與原因，其部分研究未必可達到現今科學研究的精度與高度．但曹煥文對運城鹽池化學工業研究所做出的諸多理論奠基工作，對于當代科學技術史、鹽業史等相關研究，都具有不可忽視的重要意義。

作者：王堅 楊小明 單位：山西大學 科學技術史研究所 東華大學 人文學院