科學(xué)發(fā)明無疑是人類最重要的心智活動。只有通過發(fā)明，科學(xué)的“點(diǎn)子”才能真正“物化”，變成實在而管用的東西并造福人類。歷史上的許多發(fā)明家受到緬懷和崇敬，他們的故事代代流傳，但我們很少聽到一個叫米奇里的人。有史學(xué)家稱他為“20世紀(jì)最聲名狼藉的發(fā)明家”，這個評價也許稍欠忠厚和公允。平心而論，我們今天生活中的不少便利，還得益于米奇里的貢獻(xiàn)；但人類面臨的幾項重大環(huán)境災(zāi)難，卻要丁一卯二歸咎于米奇里的“鼓搗”和“折騰”。

　　乙基汽油功罪錄

　　如果說“需要乃發(fā)明之母”，那么20世紀(jì)20年代的美國汽車工業(yè)便處在最迫切呼喚發(fā)明的生長期。米奇里的老板凱特林1912年發(fā)明了汽車的馬達(dá)點(diǎn)火，讓用戶擺脫了搖把啟動的費(fèi)力和危險，令婦女和老人都能成為汽車一族。那時還有個突出的難題，便是氣缸運(yùn)行中經(jīng)常發(fā)生的“爆震”，即火花塞把壓縮混合氣體點(diǎn)燃后，缸內(nèi)遠(yuǎn)處油氣因高溫高壓而在火焰到達(dá)前便自行燃燒產(chǎn)生“逆火”，與“主火焰”相沖撞造成燃燒室壓力失常，并爆出刺耳的金屬敲擊聲。發(fā)動機(jī)是汽車的“心臟”，這種頻發(fā)性“早搏”帶來了功率下降、耗油增加和機(jī)械損害。工業(yè)界用“辛烷值”作為燃料的“爆震”指標(biāo)，將極少“爆震”的異辛烷的辛烷值設(shè)定為100，極易“爆震”的正庚烷的辛烷值設(shè)定為0。燃料的辛烷值越高，抗“爆震”能力就越強(qiáng)。而當(dāng)年汽油的辛烷值最多達(dá)到40，克服“爆震”成為汽車行業(yè)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。正是在這樣的時刻，凱特林把繁難使命交給了得意門徒米奇里。

　　出身發(fā)明之家和發(fā)明之鄉(xiāng)的米奇里果然不負(fù)眾望。他把一臺單缸發(fā)動機(jī)裝上透明的石英窗口，通過快速照相研究“爆震”中火焰?zhèn)鞑ナ虻臋C(jī)理。他在反復(fù)挫折中逐漸揚(yáng)棄愛迪生誤打誤撞的“試錯法”，改用以門捷列夫元素周期表為指南的“獵狐法”，沿著碘、硅、鍺、錫等元素逐步逼近目標(biāo)。1921年12月9日，米奇里終于找到一種提高汽油辛烷值的理想添加劑—四乙基鉛。它廉價、易得、無嗅，10加侖汽油中放進(jìn)不到1盎司四乙基鉛便能完全消除“爆震”。四乙基鉛一時被譽(yù)為“上帝的禮物”。

　　1923年2月2日，四乙基鉛汽油第一次在俄亥俄州戴頓加油站對公眾出售。次年8月，由通用汽車公司和標(biāo)準(zhǔn)石油公司合資開辦的乙基汽油公司成立，杜邦公司也加入合作，米奇里擔(dān)任副總裁。含鉛汽油從此大規(guī)模涌向市場，該公司也很快躋身美國前10名化學(xué)工業(yè)巨頭。“爆震”的消除也帶來汽車銷量激增，讓美國更快成為“車輪上的國家”。據(jù)凱特林后來宣稱，含鉛汽油2桶頂3桶用，問世25年來至少為美國節(jié)省了10億桶油，相當(dāng)于進(jìn)口石油總量。第二次世界大戰(zhàn)中，美國飛機(jī)和汽車使用辛烷值為100的含鉛汽油取得巨大的軍事優(yōu)勢，杜立特B-25轟炸機(jī)空襲東京和艾諾拉·蓋重型轟炸機(jī)在廣島投下原子彈，都靠100號含鉛汽油“給力”。英國石油部長勞埃德說：“沒有100號汽油，我們不可能贏得戰(zhàn)爭。”米奇里也被尊為當(dāng)之無愧的國家英雄。

　　但鉛的毒性自古為人所知。當(dāng)鉛進(jìn)入體內(nèi)后便會“魚目混珠”，被誤當(dāng)作鈣、鐵、鋅吸收并沉積在骨骼中，造成永久性血液疾病、智力損傷和行為異常，并導(dǎo)致社會犯罪率增加。1924年10月30日，標(biāo)準(zhǔn)石油公司新澤西工廠5名工人因鉛中毒死亡，至少35人被送往醫(yī)院搶救，《紐約時報》在頭版進(jìn)行報道。接著又發(fā)生杜邦公司新澤西工廠6人死亡。1925年5月，美國衛(wèi)生局為此召開會議并組織專家組調(diào)查，四乙基鉛汽油一度被迫暫停生產(chǎn)。

　　米奇里無疑比誰都更清楚四乙基鉛的危險，他自己曾經(jīng)嚴(yán)重中毒，并于1923年到邁阿密長時間療養(yǎng)，但他卻在記者招待會上裝模作樣把四乙基鉛汽油倒在手心，并拿過瓶子放在鼻下，從容不迫地嗅聞1分鐘之久。這種“奮不顧身”的作秀迷惑了不少公眾。特別老謀深算的是，1924年米奇里聘請了辛辛那提大學(xué)生理學(xué)教授克霍擔(dān)任乙基汽油公司首席健康顧問，此后又在辛辛那提大學(xué)成立了以克霍為主任的應(yīng)用生理學(xué)實驗室，通用公司、杜邦公司和乙基汽油公司贊助全部經(jīng)費(fèi)。這是美國第一家企業(yè)背景的大學(xué)實驗室。

　　克霍成了四乙基鉛汽油最忠實的代言人和辯護(hù)士。他提出鉛在人體存在純屬自然，可謂“回歸亞當(dāng)”，還制定出了血鉛含量的標(biāo)準(zhǔn)。在美國衛(wèi)生局召開的聽證會上，克霍對指控乙基汽油的科學(xué)家們說“拿數(shù)據(jù)來”，這句話成了著名的“克霍范例”?？墒?，關(guān)于四乙基鉛汽油研究的所有數(shù)據(jù)卻完全由克霍一手壟斷。美國衛(wèi)生局專家委員會經(jīng)過7個月的調(diào)查，最后結(jié)論是：“沒有充分理由禁止使用四乙基鉛汽油。”有了克霍這種健康專家拍胸?fù)?dān)保，又有了美國衛(wèi)生局綠燈放行，再把令人生畏的“鉛”字從商標(biāo)上刻意隱去，“乙基汽油”便成了公眾的“放心油”，終于以排山倒海之勢席卷天下了。

　　一位和汽車工業(yè)八竿子打不著的地質(zhì)學(xué)家帕特森，此時正在潛心研究地球年齡。當(dāng)半衰期為44.68億年的鈾238和半衰期為7.04億年的鈾235分別衰變?yōu)殂U206和鉛207時，便能通過兩個衰變鏈計算出所在巖層的生成時間，這被稱為“鈾鉛測年法”。帕特森發(fā)現(xiàn)，只分析鉛206和鉛207的比例，就能得到測量結(jié)果，首創(chuàng)了更為精確的“鉛鉛測年法”。1953年，帕特森對撞擊出巴林杰隕石坑的代亞布羅峽谷隕石標(biāo)本進(jìn)行分析，1956年1月23日發(fā)表了著名的論文—《隕星和地球的年齡》，確定地球年齡為45.5億年（±7000萬年），而不是先前公認(rèn)的33億年。從此人類準(zhǔn)確知道了地球“母親”的“高壽”。帕特森一直對巖石標(biāo)本中鉛元素的巨大誤差心存疑慮。接下來帕特森開始追蹤大洋沉積的地質(zhì)年代，發(fā)現(xiàn)地面環(huán)境中的鉛含量比海底高出80倍。1970年進(jìn)一步研究格陵蘭和南極大陸冰芯，檢測出大氣中鉛含量比一個世紀(jì)前增加了百倍。帕特森再接再厲，化驗了1600年前的秘魯人骨骼，證明現(xiàn)代人骨骼中鉛含量是古人的700~1200倍，而骨中鈣和鋇的含量不變。對地球環(huán)境的憂慮和對人類健康的關(guān)切，驅(qū)使帕特森走出“象牙之塔”，徹底改變了此后的職業(yè)生涯，成為反對鉛污染的主將和旗手。

　　1970年，美國環(huán)境保護(hù)局發(fā)布了空氣清潔法令，開始對機(jī)動車尾氣排放做出規(guī)定。1973年確定逐步淘汰含鉛汽油的環(huán)境政策。乙基汽油公司曾在1974年對環(huán)境保護(hù)局提起訴訟并占據(jù)上風(fēng)，但公眾覺醒終于勢不可擋，法律開始認(rèn)同在環(huán)境問題中無須“拿數(shù)據(jù)來”的“預(yù)警原則”。與此同時，取代含鉛汽油的異構(gòu)化、烷基化等技術(shù)不斷出現(xiàn)，汽車廠商開始大批設(shè)計生產(chǎn)無鉛汽油發(fā)動機(jī)。1986年，美國市場98%的汽油已經(jīng)不再含鉛，世界各國先后出臺了限制和禁止含鉛汽油的法令。雖然亡羊補(bǔ)牢，畢竟覆水難收，僅20世紀(jì)70年代的美國，每年要向環(huán)境排放20萬噸鉛。后世人雖不認(rèn)識米奇里，但卻必須為他帶來的環(huán)境債務(wù)“買單”。

　　氟利昂的“無心之過”

　　米奇里還有一項重大發(fā)明，雖然是無心之過，卻也捅下了“天大”的婁子，那便是今天婦孺皆知的氟利昂。

　　冷凍技術(shù)是在一戰(zhàn)后迅速成為熱門行業(yè)的，當(dāng)時的制冷劑阿摩尼亞、氯甲烷和二氧化硫等不僅有毒而且易燃，制冷設(shè)備也非常笨重、昂貴和危險，極大影響了普及和使用。1929年5月15日，美國克利夫蘭醫(yī)院制冷系統(tǒng)氯甲烷泄漏引起爆炸，造成125人死亡。身為通用公司研究所主任的凱特林決定主攻制冷劑的改進(jìn)，他再次把重任交給正在研究合成橡膠輪胎的米奇里。

　　比起花5年時間發(fā)現(xiàn)四乙基鉛功效的艱苦歷程，米奇里尋找制冷劑可謂馬到成功。他靠著對元素周期表橫排豎列的通曉和推究，從已有制冷劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)出發(fā)，很快把目標(biāo)鎖定為鹵族元素中氟的有機(jī)化合物。經(jīng)過有限的幾次實驗，僅3天功夫就逮住了二氯二氟甲烷，后來杜邦公司給它取了個商業(yè)名字氟利昂。

　　在1930年4月召開的美國化學(xué)會年會上，米奇里深吸了一口氟利昂氣體再緩緩?fù)孪蛉紵南灎T，火焰瞬時熄滅，再次用現(xiàn)身說法來證明氟利昂無毒和不可燃。氟利昂化學(xué)性能十分穩(wěn)定，沸點(diǎn)為-29.8℃，確實是壓縮制冷最理想的工質(zhì)。

　　通用公司和杜邦公司立即合資成立動力化學(xué)公司并任命米奇里為副總裁。世界制冷行業(yè)從此進(jìn)入了“井噴期”，不僅千萬臺電冰箱進(jìn)入尋常百姓家，解除了食品保鮮的困擾，而且為藥物和疫苗生產(chǎn)、貯存和運(yùn)輸提供了可靠的“冷鏈”，挽救了無數(shù)生命?？照{(diào)則打破地域和季節(jié)限制，實現(xiàn)了小環(huán)境的“同此涼熱”。氟利昂對人類生產(chǎn)、生活各層面的改變是難以估量的。

　　氟利昂的另一項大用場卻遠(yuǎn)非凱特林和米奇里所能預(yù)期。由于無毒、無嗅、無味、無腐蝕和不燃燒，常溫下只需施加很小的壓力就能液化，因此氟利昂成為最佳的氣霧噴射劑，比聽裝啤酒還安全簡便。無論涂料、發(fā)膠、香水、皮鞋油、清潔劑、除臭劑、防蛀劑、殺蟲劑……五花八門的物品爭相選用氟利昂作為噴灑的動力和載體。人們戲稱生活已經(jīng)進(jìn)入了摩登的“按鈕世界”。

　　1970年，愛爾蘭科學(xué)家洛夫洛克對氟利昂究竟去了哪里感到困惑。洛夫洛克曾提出生命和環(huán)境自我調(diào)控和共同演化的“蓋亞理論”，他用自制儀器四處測量，發(fā)現(xiàn)大氣中氟利昂竟無處不在。洛夫洛克又專程赴南極追尋氟利昂的蹤跡，并于1972年在科學(xué)會議上發(fā)表了觀測結(jié)果，首次引起廣泛關(guān)注。美國加州大學(xué)化學(xué)教授羅蘭德決定和學(xué)生莫利納共同展開研究。他們通過整合化學(xué)知識和建立數(shù)學(xué)模型，進(jìn)行了精確演算和模擬實驗，最終推導(dǎo)出一個不寒而栗的結(jié)論：地球?qū)⒚媾R“塌天之禍”！

　　在地球大氣圈20~50千米高處的同溫層中，紫外線的光解作用使氧氣和臭氧保持著動態(tài)平衡。臭氧只占空氣總量的千萬分之三，如果置于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下只有3毫米。但這個“蟬翼之薄”的臭氧層卻是我們“得天獨(dú)厚”的保護(hù)傘，能吸收99%的短波紫外線，讓地球上萬物蒼生免遭傷害。人類釋放到環(huán)境中的氟利昂分子會在大氣中游蕩40~150年，雖然比重大于二氧化碳，卻能靠著大氣運(yùn)動擴(kuò)散到同溫層，并被紫外線打開化合鍵釋放出氯離子，和臭氧反應(yīng)生成一氧化氯和氧氣。接著一氧化氯再和氧離子結(jié)合生成氧氣使氯原子“脫身”。如此循環(huán)往復(fù)，一個氯原子足以催化破壞10萬個臭氧分子。1974年6月28日，羅蘭德和莫利納在《自然》雜志發(fā)表論文《同溫層因氟利昂而沉陷——氯原子對臭氧的破壞》，向全球正式拉響了緊急警報。

　　這對于化工界來說無異于“禍從天降”，氟利昂產(chǎn)業(yè)僅在美國就價值80億美元，直接雇傭60萬員工，相關(guān)勞動崗位達(dá)140萬。1975年6月30日，占美國氟利昂生產(chǎn)總量一半的杜邦公司在《紐約時報》刊登整版廣告，揚(yáng)言對氟利昂的指控缺乏科學(xué)依據(jù)。同年，美國化工制造業(yè)協(xié)會委托世界頂級的公關(guān)公司，策劃了邀請英國帝國學(xué)院著名大氣污染專家斯考諾到美國進(jìn)行為期6周的旅游。斯考諾在電視上發(fā)表演說，指責(zé)羅蘭德和莫利納是“末日預(yù)言者”，宣稱“大氣具有足夠的承受力自我凈化”，然而卻沒有拿出一篇科學(xué)論文。1975年，高空氣球和飛機(jī)都在同溫層探測到氟利昂。大氣化學(xué)家安德森1976年捕捉到同溫層的氯離子和一氧化氯離子，將氟利昂破壞臭氧活動抓了個“現(xiàn)行”。不過，真正令天下嘩然的鐵證，是一位默默無聞的英國氣象學(xué)家法曼提出的。

　　法曼在南極哈雷灣株守著一臺老舊的多布森光譜儀，坐了28年“世界最冷的板凳”，忠實記錄著來自天空紫外線的數(shù)據(jù)。1982年記錄顯示短波紫外線急劇增強(qiáng)，說明臭氧層明顯稀薄。1984年9～10月法曼用更新的設(shè)備在哈雷灣和其西北1000千米處的阿根廷島分別測量，記錄均顯示臭氧層已經(jīng)損失40%。向來低調(diào)謹(jǐn)慎的法曼得出結(jié)論，南極臭氧層出現(xiàn)了巨大的“空洞”！就這樣，一個最冷僻的科學(xué)哨所做出了最驚心動魄的發(fā)現(xiàn)。1985年5月16日，《自然》雜志刊登了法曼的論文。1985年8月布拉格會議上，疏忽多年的美國國家航空航天局（NASA）展示了第一張南極臭氧空洞衛(wèi)星圖像，“塌陷”面積超過了美國領(lǐng)土。氟利昂的“彌天大罪”被再次坐實并讓人過目難忘了。

　　1987年9月16日，24個國家簽署了“蒙特利爾破壞臭氧層物質(zhì)管制議定書”。隨著新的“災(zāi)情”被接踵發(fā)現(xiàn)以及人們對氟利昂的認(rèn)識不斷加深，蒙特利爾議定書的修正案一次次更加嚴(yán)格和緊迫。杜邦等化工巨頭們與其說良心發(fā)現(xiàn)，毋寧說懼怕皮膚癌、白內(nèi)障患者增加帶來的索賠和起訴。如今全世界196個國家已先后參加締約，聯(lián)合國前秘書長安南稱之為“史上最成功的國際協(xié)議”。按照時間表，發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家分別于2030年和2040年前徹底禁絕氟利昂的生產(chǎn)和消費(fèi)?？罩蟹e蓄的氟利昂將和我們長期共存，臭氧層的“愈合康復(fù)”至少要等到2050年以后了。

　　大氣的鉛污染和臭氧層破壞這兩場浩劫，居然都戲劇性地起源于米奇里一人，歷史上大約找不到第二個類似的傳奇案例。米奇里生前獲得過美國幾乎所有的化學(xué)獎，臨終前仍擔(dān)任美國化學(xué)會主席。他1940年患上小兒麻痹癥，1944年11月2日，被自己設(shè)計的從床上移動到輪椅的繩索滑輪裝置勒死，終年55歲。恩師凱特林在為米奇里寫的傳記中深情地說：“米奇里用辛勤、豐富和創(chuàng)造性的一生，為世界留下了偉大的遺產(chǎn)。”環(huán)境歷史學(xué)家麥克尼爾則說，米奇里是“地球上有史以來對大氣破壞最嚴(yán)重的個體生物”。米奇里是否料及含鉛汽油的危害程度姑且弗論，他和同儕確實做夢也沒想到氟利昂會和臭氧層扯上瓜葛?？茖W(xué)家該如何面對自己的歷史責(zé)任和社會擔(dān)當(dāng)，米奇里的“悲劇”值得永遠(yuǎn)銘記和深思。

　　□趙致真

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