石拱桥的桥洞成弧形，就像虹。古代神话里说，雨后彩虹是“人间天上的桥”，通过彩虹就能上天。我国的诗人爱把拱桥比作虹，说拱桥是“卧虹”“飞虹”，把水上拱桥形容为“长虹卧波”。

    石拱桥在世界桥梁史上出现得比较早。这种桥不但形式优美，而且结构坚固，能几十年几百年甚至上千年雄跨在江河之上，在交通方面发挥作用。

    我国的石拱桥有悠久的历史。《水经注》里提到的“旅人桥”，大约建成于公元282年，可能是有记载的最早的石拱桥了。我国的石拱桥几乎到处都有。这些桥大小不一，形式多样，有许多是惊人的杰作。其中最著名的当推河北省赵县的赵州桥，还有北京丰台区的卢沟桥。﹣﹣《中国石拱桥》

食品添加剂

    ①俗话说：“民以食为天。”近年来，我们的食品安全环境日趋严峻，随着毒奶粉、染色馒头等事件的不断出现，人们不禁要问，食品添加剂安全吗？

    ②食品添加剂是指经国家批准的，因防腐保鲜、提高加工工艺等需要而加入食品中的化学合成物或天然物质。我国《食品添加剂使用卫生标准》将其分为防腐剂、凝固剂、品质改良剂、增味剂、营养强化剂等22类1500多种。当人类的食品进入工业化生产之后，除了极少数的天然野生食品外，几乎没有什么是不含添加成分的。目前，近97%的食品中使用了各类添加剂。可以说，食品添加剂已成为现代食品工业生产中不可缺少的物质。

    ③食品添加剂对食品的防腐保鲜效果十分明显。根据食品安全要求，每克食品的细菌总数不能超过8万个。假如不用防腐剂，即使在0﹣4℃的低温环境中，肉制品保存到第五天，细菌总数也将超过每克10万个。而防腐剂能遏制肉制品中的肉毒梭状芽孢杆菌的大量繁殖，有效延长肉制品的保质期。

    ④食品添加剂不但能防腐保鲜，还能改善食品的外观和口味。食品的酸、甜、鲜通常不是食品天然拥有的口味，往往是由添加剂“调”出来的。食品的诱人口感，如面条有弹性，点心酥脆，大多也是添加剂的功劳。

    ⑤现在，人们又发现不少食品添加剂还具有防病抗病的功能。如腐乳红曲是由大米发酵而来的，能够降低血脂，它既是色素又是功能性添加剂；从甘草里面提取的甜味剂，能改善肝功能；从玉米芯里面提取的木糖醇具有护肝、防龋齿的作用。

    ⑥除此以外，食品添加剂还能够调整食物的营养结构，如在面粉里面添加钙粉、维生素等，能使面粉的营养更加全面。

    ⑦现代食品工业发展离不开食品添加剂，食品添加剂的使用也直接影响食品安全。例如，摄入过多的膨松剂或防腐剂，轻则会引起流口水、腹泻、心跳加快等症状，重则会对胃、肝、肾造成严重危害。为规范食品添加剂的使用，各国都制定了严格的法律法规。 如我国的食品卫生标准就明确规定，山梨酸钾可以作为食品防腐剂，但必须严格控制添加比例，它的许可添加量为0.5%以内。在美国，苯甲酸钠只允许在化妆品中使用，并且浓度必须在0.1%﹣0.2%范围内。世界卫生组织也规定了一个“ADI”值，即依照人体体重，一种无健康危害的食品添加剂的每日允许摄入量的估计值。例如：糖精钠的ADI值为5毫克/公斤，即糖精钠每日允许摄入量为每公斤体重5毫克。

    ⑧必须指出的是，一直受到人们谴责的苏丹红、三聚氰胺等都不是食品添加剂，而是非法添加物。这样的非法添加物常见的还有块黄、硼酸、硫氰酸钠、蛋白精、酸性橙等。一般来说，不违规不超量不超范围地使用食品添加剂，食品是安全的。

（选自《科学画报》有删改）

石墨烯，潜在应用令人惊喜

    ①2017年，英国和中国的科学家先后利用不同方法，实现了对氧化石墨烯层间距的精准控制，使得体积较小的水分子可以顺利通过，而盐离子则被“堵在门外”。该成果展现了氧化石墨烯在海水淡化领域的巨大潜力。

    ②氧化石墨烯是石墨烯的“孪生弟弟”。自2004年英国物理学家在实验室内用看似不可思议的“撕胶带”的方法，从大块石墨中剥离出科学家曾理论预言不可能稳定存在的单层石墨烯以来，石墨烯这一科学名词已变得家喻户晓。短短十几年，围绕石墨烯的各项研究发展迅猛，并展现出极其广阔的应用前景。

    ③石墨烯是“碳材料家族”中的一员，是由一个个碳原子在平面内按照六边形蜂窝状结构排列形成的一种层状材料。由于其厚度只有一个碳原子的大小，约为0.34纳米，相当于一根头发丝的二十万分之一。是人类迄今为止发现的最薄材料，石墨烯也被称作是一种二维材料。

    ④正是由于这种特殊的二维原子结构，石墨烯展现出了许多普通三维材料并不具备的奇异性质。单层石墨烯的透光率高达97.7%，肉眼看过去几乎是完全透明的。它有着绝佳的导热性，传热导能力是金刚石的两倍以上。石墨烯的机械强度极大，比钢铁还要强200倍。如果把1平方米的单层石墨烯做成一张吊床，区区0.34纳米的厚度便可以稳稳地承载一只猫。石墨烯还具有十分优良的电学性质，导电性比银和铜还强，载流子迁移率比碳纳米管和硅还高。

    ⑤基于石墨烯极其优异的物理特性，人们对它的应用寄予厚望。近十年的研究表明，石墨烯在基础研究、高频电子器件、柔性显示、电化学生物传感器、新能源电池、超级电容、航空航天等领域有着非凡的应用潜力，被誉为“黑金”和“新材料之王”。

    ⑥在众多潜在应用中，石墨烯净水技术不仅在原理上具备较高的可行性，在实验室也取得了许多重大突破。众所周知，活性炭作为一种常见的传统污水处理材料，内部有很多疏松的孔隙，具有很强的吸附能力。而石墨烯特殊的层状和孔状结构，使其吸附能力是活性炭的成百上千倍。在此基础上，科学家通过微观调控、修饰与改性，制造出许多种不同的具有超高效吸附特性的石墨烯基吸附材料，它们不仅能吸附超过自身质量数百倍的污染物，还可以循环使用，大大降低使用成本。可以说，石墨烯在污水处理和海水淡化方面提供了令人惊喜的全新解决方案。

    ⑦目前，中国石墨烯产业已被列入《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》和“中国制造2025”重点发展领域之一。我国石墨烯领域的研究水平在国际上具有很强的竞争力，包括石墨烯净水技术在内的一些技术突破正逐渐从实验室走向市场应用。我们相信，与石墨烯有关的新技术、新发明会在不远的将来走进人们的日常生活，给人类带来巨大福音。

（选自2018年3月28日《人民日报》，作者袁家浩，有改动）

智能薄膜，不知疲倦地“起舞”

张利东

    ①无论是天然高分子材料，还是以高分子为基础的合成材料，都是惰性的、无生命的。一旦赋予这些高分子“生命”，它们就可以自发舞动、发电，甚至像劳动者一样工作起来。这就是智能高分子材料——一种能感知外部刺激，作出判断并给予适当处理，且本身可执行的新型功能材料。

    ②上海华东师范大学张利东研究组，利用常见的琼脂糖高分子为原料，采用简单的物理杂合技术，成功制备出可以在潮湿纸面上快速翻滚的高分子薄膜。

    ③由于该薄膜化学结构上具有许多亲水基团，因此具有吸收水分子的特性。当该薄膜“吸入”潮湿空气中的水分子，可引发自身的膨胀形变；当薄膜“呼出”水分子，可快速恢复到原来形状。这种“呼吸”循环赋予惰性高分子强劲的“生命”力，可以让它们不知疲倦地动起来。

    ④这种由化学能转变为机械能的方式，与动物的肌肉组织的工作方式非常相似。此种技术一旦成熟，通过大量类似材料堆叠成的可控“纤维束”，制造出能与机器人相媲美的“仿生人”便不再是神话。

    ⑤张利东研究组同时发现，智能高分子薄膜不但可以“呼吸”潮湿空气而动起来，也可以“呼吸”丙酮蒸汽让自己动起来。花瓣形状的双层薄膜吸收丙酮分子后，“花瓣”翩翩起舞，犹如一朵在风中摇曳的萝卜花。这是最新设计的聚偏氣乙烯和聚乙烯醇高分子双层膜的仿生形变。

    ⑥该双层膜对丙酮分子的刺激具有极其敏感的响应性，并且通过快速“呼吸”丙酮蒸气，可实现双层膜的长时间连续性定向形变，让惰性高分子不知疲倦地运动起来，可媲美自然界中复杂的运动方式。

    ⑦利用此种仿生运动设计的薄膜传感器，可长时间连续监测环境中丙酮浓度。当环境中丙酮浓度过高时，传感器自发形变接通电路，电灯亮；当丙酮浓度逐渐降低时，传感器恢复到原来形状断开电路，电灯灭。利用电灯的变化，可告知环境中丙酮蒸汽浓度的高低，从而极大地拓展了材料的应用潜质。

    ⑧同时，该双层膜对于外界丙酮蒸汽的刺激能够保持数小时连续可逆的响应，这为拓展刺激响应材料在能源、柔性传感器、人工肌肉、柔性机器人等领域的应用奠定了坚实的基础。

    ⑨此外，高分子智能薄膜还可以帮助我们获取人类赖以生存的能量。这种能量的获取途径将是完全绿色无污染的，能量源自取之不尽的潮湿空气。

    ⑩利用一块只有10毫克的智能薄膜，通过“呼吸”潮湿空气可以驱动压电薄膜连续产生高达1.5伏的电压。通过特殊的能量转化装置，这种智能薄膜可以为各种便携式电子产品供电。如果扩大智能薄膜的用量，将产生更高的电压，满足各种需求。目前研究者正积极开发合适的能量转化装置，以实现大功率、高效率的能量转化。

    ⑪智能薄膜不但能发电，也会工作。利用智能薄膜设计的柔性机器人，通过“呼吸”潮湿空气可以模拟起重机、抓土机等，自发吊起或抓起需转移的货物，可实现复杂环境下的危险作业。设计的柔性汽车，可快速跑起来，而动力的来源仅仅是潮湿的空气。

    ⑫未来，一方面可将此薄膜设计成仅对丙酮分子刺激敏感的传感器，用于化工企业中实时监测环境中丙酮浓度，及时预防丙酮对工作人员的伤害；另一方面，可以把这种薄膜结合能量采集、人工肌肉、柔性机器人等领城的实际需求，个性化设计适用于不同领域的具体产品。

    ⑬以能量采集为例，如果利用智能薄膜持久运动的特性来发电，可极大拓展相关技术在自发电穿戴式、植入式电子器件方面的应用，而目前穿戴式、植入式行业已拥有超千亿市场规模。

    ⑭我们期待智能薄膜产业应用的那一天早点到来，我们相信那将势必掀起人类文明的又一次技术革命。

【材料一】一个国家河流径流量的大小，大体可以表明这个国家水资源的多少。从空间分布看，我国水资源南丰北缺。大致以长江流域北界为界，南方水资源占全国80％以上，北方不足20%。北方平原辽阔，耕地面积大，人口密集，人均水资源量少，更加剧了缺水的状况，特别是华北和西北地区，缺水最为严重。

解决水资源地区分布不均的有效办法之一是跨流域调水。为了缓解北方地区严重缺水的状况，我国正在实施南水北调工程。该工程分东、中、西三条调水线路，把长江流域丰富的水资源调到华北和西北地区。

（摘编自人民教育出版社《义务教育教科书地理八年级上册》)

【材料二】长江，属太平洋水系，是中国第一大河，长江干流自西而东横贯中国中部，数百条支流辐辏南北，全长6300余千米。

长江发源于青海省西南部、青藏高原上的唐古拉山脉主峰各拉丹冬雪山，曲折东流，干流先后流经青海、四川、西藏、云南、重庆、湖北、湖南、江西、安徽、江苏、上海共11个省、自治区和直辖市，最后注入东海。流域面积180万平方千米，约占全国总面积的1/5，年入海水量9513亿立方米，占全国河流总入海水量的1/3以上。流经中国青藏高原、横断山区、云贵高原、四川盆地、长江中下游平原，流域绝大部分处于湿润地区。

长江干流自江源至湖北宜昌以上为上游，长约4500千米，流域面积100万平方千米。宜昌至江西湖口为中游，长950多千米，流域面积68万平方千米。湖口至出海口为下游，长930多千米，流域面积约12万平方千米。

长江可供开发的水能总量达2亿千瓦时，是中国水能最富集的河流，与黄河相比，长江的发电量远远高于黄河。长江干流通航里程2800多千米，素有“黄金水道”之称。

（整理自中华人民共和国水利部网、中国政府网相关介绍）

【材料三】黄河，是位于中国北方地区的大河，属世界长河之一，中国第二长河。黄河之“黄”，实为泥沙。古籍有载：“黄河斗水，泥居其七。”黄河泥沙九成来自黄土高原。黄土高原土质疏松，易蚀易散，每逢暴雨冲刷，则流失大量水土，奔入黄河。流域冬长夏短，冬夏温差悬殊，季节气温变化分明。流域降水量小，以旱地农业为主，冬干春旱，降水集中在夏秋七八月份。

（摘编自百度百科）