文明的代价——始料不及的发明(2)
1970年，美国环境保护局发布了空气清洁法令，开始对机动车尾气排放做出规定。1973年确定逐步淘汰含铅汽油的环境政策。乙基汽油公司曾在1974年对环境保护局提起诉讼并占据上风，但公众觉醒终于势不可挡，法律开始认同在环境问题中无须“拿数据来”的“预警原则”。与此同时，取代含铅汽油的异构化、烷基化等技术不断出现，汽车厂商开始大批设计生产无铅汽油发动机。1986年，美国市场98%的汽油已经不再含铅，世界各国先后出台了限制和禁止含铅汽油的法令。虽然亡羊补牢，毕竟覆水难收，仅20世纪70年代的美国，每年要向环境排放20万吨铅。后世人虽不认识米奇里，但却必须为他带来的环境债务“买单”。
氟利昂的“无心之过”
米奇里还有一项重大发明，虽然是无心之过，却也捅下了“天大”的娄子，那便是今天妇孺皆知的氟利昂。
冷冻技术是在一战后迅速成为热门行业的，当时的制冷剂阿摩尼亚、氯甲烷和二氧化硫等不仅有毒而且易燃，制冷设备也非常笨重、昂贵和危险，极大影响了普及和使用。1929年5月15日，美国克利夫兰医院制冷系统氯甲烷泄漏引起爆炸，造成125人死亡。身为通用公司研究所主任的凯特林决定主攻制冷剂的改进，他再次把重任交给正在研究合成橡胶轮胎的米奇里。
比起花5年时间发现四乙基铅功效的艰苦历程，米奇里寻找制冷剂可谓马到成功。他靠着对元素周期表横排竖列的通晓和推究，从已有制冷剂的化学结构出发，很快把目标锁定为卤族元素中氟的有机化合物。经过有限的几次实验，仅3天功夫就逮住了二氯二氟甲烷，后来杜邦公司给它取了个商业名字氟利昂。
在1930年4月召开的美国化学会年会上，米奇里深吸了一口氟利昂气体再缓缓吐向燃烧的蜡烛，火焰瞬时熄灭，再次用现身说法来证明氟利昂无毒和不可燃。氟利昂化学性能十分稳定，沸点为-29.8℃，确实是压缩制冷最理想的工质。
通用公司和杜邦公司立即合资成立动力化学公司并任命米奇里为副总裁。世界制冷行业从此进入了“井喷期”，不仅千万台电冰箱进入寻常百姓家，解除了食品保鲜的困扰，而且为药物和疫苗生产、贮存和运输提供了可靠的“冷链”，挽救了无数生命。空调则打破地域和季节限制，实现了小环境的“同此凉热”。氟利昂对人类生产、生活各层面的改变是难以估量的。
氟利昂的另一项大用场却远非凯特林和米奇里所能预期。由于无毒、无嗅、无味、无腐蚀和不燃烧，常温下只需施加很小的压力就能液化，因此氟利昂成为最佳的气雾喷射剂，比听装啤酒还安全简便。无论涂料、发胶、香水、皮鞋油、清洁剂、除臭剂、防蛀剂、杀虫剂……五花八门的物品争相选用氟利昂作为喷洒的动力和载体。人们戏称生活已经进入了摩登的“按钮世界”。
四乙基铅的广告
1970年，爱尔兰科学家洛夫洛克对氟利昂究竟去了哪里感到困惑。洛夫洛克曾提出生命和环境自我调控和共同演化的“盖亚理论”，他用自制仪器四处测量，发现大气中氟利昂竟无处不在。洛夫洛克又专程赴南极追寻氟利昂的踪迹，并于1972年在科学会议上发表了观测结果，首次引起广泛关注。美国加州大学化学教授罗兰德决定和学生莫利纳共同展开研究。他们通过整合化学知识和建立数学模型，进行了精确演算和模拟实验，最终推导出一个不寒而栗的结论：地球将面临“塌天之祸”!
在地球大气圈20～50千米高处的同温层中，紫外线的光解作用使氧气和臭氧保持着动态平衡。臭氧只占空气总量的千万分之三，如果置于标准大气压下只有3毫米。但这个“蝉翼之薄”的臭氧层却是我们“得天独厚”的保护伞，能吸收99%的短波紫外线，让地球上万物苍生免遭伤害。人类释放到环境中的氟利昂分子会在大气中游荡40～150年，虽然比重大于二氧化碳，却能靠着大气运动扩散到同温层，并被紫外线打开化合键释放出氯离子，和臭氧反应生成一氧化氯和氧气。接着一氧化氯再和氧离子结合生成氧气使氯原子“脱身”。如此循环往复，一个氯原子足以催化破坏10万个臭氧分子。1974年6月28日，罗兰德和莫利纳在《自然》杂志发表论文《同温层因氟利昂而沉陷——氯原子对臭氧的破坏》，向全球正式拉響了紧急警报。
这对于化工界来说无异于“祸从天降”，氟利昂产业仅在美国就价值80亿美元，直接雇佣60万员工，相关劳动岗位达140万。1975年6月30日，占美国氟利昂生产总量一半的杜邦公司在《纽约时报》刊登整版广告，扬言对氟利昂的指控缺乏科学依据。同年，美国化工制造业协会委托世界顶级的公关公司，策划了邀请英国帝国学院著名大气污染专家斯考诺到美国进行为期6周的旅游。斯考诺在电视上发表演说，指责罗兰德和莫利纳是“末日预言者”，宣称“大气具有足够的承受力自我净化”，然而却没有拿出一篇科学论文。1975年，高空气球和飞机都在同温层探测到氟利昂。大气化学家安德森1976年捕捉到同温层的氯离子和一氧化氯离子，将氟利昂破坏臭氧活动抓了个“现行”。不过，真正令天下哗然的铁证，是一位默默无闻的英国气象学家法曼提出的。
法曼在南极哈雷湾株守着一台老旧的多布森光谱仪，坐了28年“世界最冷的板凳”，忠实记录着来自天空紫外线的数据。1982年记录显示短波紫外线急剧增强，说明臭氧层明显稀薄。1984年9～10月法曼用更新的设备在哈雷湾和其西北1000千米处的阿根廷岛分别测量，记录均显示臭氧层已经损失40%。向来低调谨慎的法曼得出结论，南极臭氧层出现了巨大的“空洞”!就这样，一个最冷僻的科学哨所做出了最惊心动魄的发现。1985年5月16日，《自然》杂志刊登了法曼的论文。1985年8月布拉格会议上，疏忽多年的美国国家航空航天局(NASA)展示了第一张南极臭氧空洞卫星图像，“塌陷”面积超过了美国领土。氟利昂的“弥天大罪”被再次坐实并让人过目难忘了。
1987年9月16日，24个国家签署了“蒙特利尔破坏臭氧层物质管制议定书”。随着新的“灾情”被接踵发现以及人们对氟利昂的认识不断加深，蒙特利尔议定书的修正案一次次更加严格和紧迫。杜邦等化工巨头们与其说良心发现，毋宁说惧怕皮肤癌、白内障患者增加带来的索赔和起诉。如今全世界196个国家已先后参加缔约，联合国前秘书长安南称之为“史上最成功的国际协议”。按照时间表，发达国家和发展中国家分别于2030年和2040年前彻底禁绝氟利昂的生产和消费。空中积蓄的氟利昂将和我们长期共存，臭氧层的“愈合康复”至少要等到2050年以后了。
托马斯·米奇里
大气的铅污染和臭氧层破坏这两场浩劫，居然都戏剧性地起源于米奇里一人，历史上大约找不到第二个类似的传奇案例。米奇里生前获得过美国几乎所有的化学奖，临终前仍担任美国化学会主席。他1940年患上小儿麻痹症，1944年11月2日，被自己设计的从床上移动到轮椅的绳索滑轮装置勒死，终年55岁。恩师凯特林在为米奇里写的传记中深情地说：“米奇里用辛勤、丰富和创造性的一生，为世界留下了伟大的遗产。”环境历史学家麦克尼尔则说，米奇里是“地球上有史以来对大气破坏最严重的个体生物”。米奇里是否料及含铅汽油的危害程度姑且弗论，他和同侪确实做梦也没想到氟利昂会和臭氧层扯上瓜葛。科学家该如何面对自己的历史责任和社会担当，米奇里的“悲剧”值得永远铭记和深思。 (赵致真)
氟利昂的“无心之过”
米奇里还有一项重大发明，虽然是无心之过，却也捅下了“天大”的娄子，那便是今天妇孺皆知的氟利昂。
冷冻技术是在一战后迅速成为热门行业的，当时的制冷剂阿摩尼亚、氯甲烷和二氧化硫等不仅有毒而且易燃，制冷设备也非常笨重、昂贵和危险，极大影响了普及和使用。1929年5月15日，美国克利夫兰医院制冷系统氯甲烷泄漏引起爆炸，造成125人死亡。身为通用公司研究所主任的凯特林决定主攻制冷剂的改进，他再次把重任交给正在研究合成橡胶轮胎的米奇里。
比起花5年时间发现四乙基铅功效的艰苦历程，米奇里寻找制冷剂可谓马到成功。他靠着对元素周期表横排竖列的通晓和推究，从已有制冷剂的化学结构出发，很快把目标锁定为卤族元素中氟的有机化合物。经过有限的几次实验，仅3天功夫就逮住了二氯二氟甲烷，后来杜邦公司给它取了个商业名字氟利昂。
在1930年4月召开的美国化学会年会上，米奇里深吸了一口氟利昂气体再缓缓吐向燃烧的蜡烛，火焰瞬时熄灭，再次用现身说法来证明氟利昂无毒和不可燃。氟利昂化学性能十分稳定，沸点为-29.8℃，确实是压缩制冷最理想的工质。
通用公司和杜邦公司立即合资成立动力化学公司并任命米奇里为副总裁。世界制冷行业从此进入了“井喷期”，不仅千万台电冰箱进入寻常百姓家，解除了食品保鲜的困扰，而且为药物和疫苗生产、贮存和运输提供了可靠的“冷链”，挽救了无数生命。空调则打破地域和季节限制，实现了小环境的“同此凉热”。氟利昂对人类生产、生活各层面的改变是难以估量的。
氟利昂的另一项大用场却远非凯特林和米奇里所能预期。由于无毒、无嗅、无味、无腐蚀和不燃烧，常温下只需施加很小的压力就能液化，因此氟利昂成为最佳的气雾喷射剂，比听装啤酒还安全简便。无论涂料、发胶、香水、皮鞋油、清洁剂、除臭剂、防蛀剂、杀虫剂……五花八门的物品争相选用氟利昂作为喷洒的动力和载体。人们戏称生活已经进入了摩登的“按钮世界”。
四乙基铅的广告
1970年，爱尔兰科学家洛夫洛克对氟利昂究竟去了哪里感到困惑。洛夫洛克曾提出生命和环境自我调控和共同演化的“盖亚理论”，他用自制仪器四处测量，发现大气中氟利昂竟无处不在。洛夫洛克又专程赴南极追寻氟利昂的踪迹，并于1972年在科学会议上发表了观测结果，首次引起广泛关注。美国加州大学化学教授罗兰德决定和学生莫利纳共同展开研究。他们通过整合化学知识和建立数学模型，进行了精确演算和模拟实验，最终推导出一个不寒而栗的结论：地球将面临“塌天之祸”!
在地球大气圈20～50千米高处的同温层中，紫外线的光解作用使氧气和臭氧保持着动态平衡。臭氧只占空气总量的千万分之三，如果置于标准大气压下只有3毫米。但这个“蝉翼之薄”的臭氧层却是我们“得天独厚”的保护伞，能吸收99%的短波紫外线，让地球上万物苍生免遭伤害。人类释放到环境中的氟利昂分子会在大气中游荡40～150年，虽然比重大于二氧化碳，却能靠着大气运动扩散到同温层，并被紫外线打开化合键释放出氯离子，和臭氧反应生成一氧化氯和氧气。接着一氧化氯再和氧离子结合生成氧气使氯原子“脱身”。如此循环往复，一个氯原子足以催化破坏10万个臭氧分子。1974年6月28日，罗兰德和莫利纳在《自然》杂志发表论文《同温层因氟利昂而沉陷——氯原子对臭氧的破坏》，向全球正式拉響了紧急警报。
这对于化工界来说无异于“祸从天降”，氟利昂产业仅在美国就价值80亿美元，直接雇佣60万员工，相关劳动岗位达140万。1975年6月30日，占美国氟利昂生产总量一半的杜邦公司在《纽约时报》刊登整版广告，扬言对氟利昂的指控缺乏科学依据。同年，美国化工制造业协会委托世界顶级的公关公司，策划了邀请英国帝国学院著名大气污染专家斯考诺到美国进行为期6周的旅游。斯考诺在电视上发表演说，指责罗兰德和莫利纳是“末日预言者”，宣称“大气具有足够的承受力自我净化”，然而却没有拿出一篇科学论文。1975年，高空气球和飞机都在同温层探测到氟利昂。大气化学家安德森1976年捕捉到同温层的氯离子和一氧化氯离子，将氟利昂破坏臭氧活动抓了个“现行”。不过，真正令天下哗然的铁证，是一位默默无闻的英国气象学家法曼提出的。
法曼在南极哈雷湾株守着一台老旧的多布森光谱仪，坐了28年“世界最冷的板凳”，忠实记录着来自天空紫外线的数据。1982年记录显示短波紫外线急剧增强，说明臭氧层明显稀薄。1984年9～10月法曼用更新的设备在哈雷湾和其西北1000千米处的阿根廷岛分别测量，记录均显示臭氧层已经损失40%。向来低调谨慎的法曼得出结论，南极臭氧层出现了巨大的“空洞”!就这样，一个最冷僻的科学哨所做出了最惊心动魄的发现。1985年5月16日，《自然》杂志刊登了法曼的论文。1985年8月布拉格会议上，疏忽多年的美国国家航空航天局(NASA)展示了第一张南极臭氧空洞卫星图像，“塌陷”面积超过了美国领土。氟利昂的“弥天大罪”被再次坐实并让人过目难忘了。
1987年9月16日，24个国家签署了“蒙特利尔破坏臭氧层物质管制议定书”。随着新的“灾情”被接踵发现以及人们对氟利昂的认识不断加深，蒙特利尔议定书的修正案一次次更加严格和紧迫。杜邦等化工巨头们与其说良心发现，毋宁说惧怕皮肤癌、白内障患者增加带来的索赔和起诉。如今全世界196个国家已先后参加缔约，联合国前秘书长安南称之为“史上最成功的国际协议”。按照时间表，发达国家和发展中国家分别于2030年和2040年前彻底禁绝氟利昂的生产和消费。空中积蓄的氟利昂将和我们长期共存，臭氧层的“愈合康复”至少要等到2050年以后了。
托马斯·米奇里
大气的铅污染和臭氧层破坏这两场浩劫，居然都戏剧性地起源于米奇里一人，历史上大约找不到第二个类似的传奇案例。米奇里生前获得过美国几乎所有的化学奖，临终前仍担任美国化学会主席。他1940年患上小儿麻痹症，1944年11月2日，被自己设计的从床上移动到轮椅的绳索滑轮装置勒死，终年55岁。恩师凯特林在为米奇里写的传记中深情地说：“米奇里用辛勤、丰富和创造性的一生，为世界留下了伟大的遗产。”环境历史学家麦克尼尔则说，米奇里是“地球上有史以来对大气破坏最严重的个体生物”。米奇里是否料及含铅汽油的危害程度姑且弗论，他和同侪确实做梦也没想到氟利昂会和臭氧层扯上瓜葛。科学家该如何面对自己的历史责任和社会担当，米奇里的“悲剧”值得永远铭记和深思。 (赵致真)