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「本文来源：北京邮电大学出版」
科学发明无疑是人类最重要的心智活动。只有通过发明，科学的“点子”才能真正“物化”，变成实在而管用的东西并造福人类。历史上的许多发明家受到缅怀和崇敬，他们的故事代代流传，但我们很少听到一个叫米奇里的人。有史学家称他为“20世纪最声名狼藉的发明家”，这个评价也许稍欠忠厚和公允。平心而论，我们今天生活中的不少便利，还得益于米奇里的贡献；但人类面临的几项重大环境灾难，却要丁一卯二归咎于米奇里的“鼓捣”和“折腾”。
乙基汽油功罪录
如果说“需要乃发明之母”，那么20世纪20年代的美国汽车工业便处在最迫切呼唤发明的生长期。米奇里的老板凯特林1912年发明了汽车的马达点火，让用户摆脱了摇把启动的费力和危险，令妇女和老人都能成为汽车一族。那时还有个突出的难题，便是气缸运行中经常发生的“爆震”，即火花塞把压缩混合气体点燃后，缸内远处油气因高温高压而在火焰到达前便自行燃烧产生“逆火”，与“主火焰”相冲撞造成燃烧室压力失常，并爆出刺耳的金属敲击声。发动机是汽车的“心脏”，这种频发性“早搏”带来了功率下降、耗油增加和机械损害。工业界用“辛烷值”作为燃料的“爆震”指标，将极少“爆震”的异辛烷的辛烷值设定为100，极易“爆震”的正庚烷的辛烷值设定为0。燃料的辛烷值越高，抗“爆震”能力就越强。而当年汽油的辛烷值最多达到40，克服“爆震”成為汽车行业发展的当务之急。正是在这样的时刻，凯特林把繁难使命交给了得意门徒米奇里。
出身发明之家和发明之乡的米奇里果然不负众望。他把一台单缸发动机装上透明的石英窗口，通过快速照相研究“爆震”中火焰传播失序的机理。他在反复挫折中逐渐扬弃爱迪生误打误撞的“试错法”，改用以门捷列夫元素周期表为指南的“猎狐法”，沿着碘、硅、锗、锡等元素逐步逼近目标。1921年12月9日，米奇里终于找到一种提高汽油辛烷值的理想添加剂—四乙基铅。它廉价、易得、无嗅，10加仑汽油中放进不到1盎司四乙基铅便能完全消除“爆震”。四乙基铅一时被誉为“上帝的礼物”。
1923年2月2日，四乙基铅汽油第一次在俄亥俄州戴顿加油站对公众出售。次年8月，由通用汽车公司和标准石油公司合资开办的乙基汽油公司成立，杜邦公司也加入合作，米奇里担任副总裁。含铅汽油从此大规模涌向市场，该公司也很快跻身美国前10名化学工业巨头。“爆震”的消除也带来汽车销量激增，让美国更快成为“车轮上的国家”。据凯特林后来宣称，含铅汽油2桶顶3桶用，问世25年来至少为美国节省了10亿桶油，相当于进口石油总量。第二次世界大战中，美国飞机和汽车使用辛烷值为100的含铅汽油取得巨大的军事优势，杜立特B-25轰炸机空袭东京和艾诺拉·盖重型轰炸机在广岛投下原子弹，都靠100号含铅汽油“给力”。英国石油部长劳埃德说：“没有100号汽油，我们不可能赢得战争。”米奇里也被尊为当之无愧的国家英雄。
但铅的毒性自古为人所知。当铅进入体内后便会“鱼目混珠”，被误当作钙、铁、锌吸收并沉积在骨骼中，造成永久性血液疾病、智力损伤和行为异常，并导致社会犯罪率增加。1924年10月30日，标准石油公司新泽西工厂5名工人因铅中毒死亡，至少35人被送往医院抢救，《纽约时报》在头版进行报道。接着又发生杜邦公司新泽西工厂6人死亡。1925年5月，美国卫生局为此召开会议并组织专家组调查，四乙基铅汽油一度被迫暂停生产。
米奇里无疑比谁都更清楚四乙基铅的危险，他自己曾经严重中毒，并于1923年到迈阿密长时间疗养，但他却在记者招待会上装模作样把四乙基铅汽油倒在手心，并拿过瓶子放在鼻下，从容不迫地嗅闻1分钟之久。这种“奋不顾身”的作秀迷惑了不少公众。特别老谋深算的是，1924年米奇里聘请了辛辛那提大学生理学教授克霍担任乙基汽油公司首席健康顾问，此后又在辛辛那提大学成立了以克霍为主任的应用生理学实验室，通用公司、杜邦公司和乙基汽油公司赞助全部经费。这是美国第一家企业背景的大学实验室。
克霍成了四乙基铅汽油最忠实的代言人和辩护士。他提出铅在人体存在纯属自然，可谓“回归亚当”，还制定出了血铅含量的标准。在美国卫生局召开的听证会上，克霍对指控乙基汽油的科学家们说“拿数据来”，这句话成了著名的“克霍范例”。可是，关于四乙基铅汽油研究的所有数据却完全由克霍一手垄断。美国卫生局专家委员会经过7个月的调查，最后结论是：“没有充分理由禁止使用四乙基铅汽油。”有了克霍这种健康专家拍胸担保，又有了美国卫生局绿灯放行，再把令人生畏的“铅”字从商标上刻意隐去，“乙基汽油”便成了公众的“放心油”，终于以排山倒海之势席卷天下了。
乙基汽油公司的商标
当时市场上各种铅添加剂
一位和汽车工业八竿子打不着的地质学家帕特森，此时正在潜心研究地球年龄。当半衰期为44.68亿年的铀238和半衰期为7.04亿年的铀235分别衰变为铅206和铅207时，便能通过两个衰变链计算出所在岩层的生成时间，这被称为“铀铅测年法”。帕特森发现，只分析铅206和铅207的比例，就能得到测量结果，首创了更为精确的“铅铅测年法”。1953年，帕特森对撞击出巴林杰陨石坑的代亚布罗峡谷陨石标本进行分析，1956年1月23日发表了著名的论文—《陨星和地球的年龄》，确定地球年龄为45.5亿年（±7000万年），而不是先前公认的33亿年。从此人类准确知道了地球“母亲”的“高寿”。帕特森一直对岩石标本中铅元素的巨大误差心存疑虑。接下来帕特森开始追踪大洋沉积的地质年代，发现地面环境中的铅含量比海底高出80倍。1970年进一步研究格陵兰和南极大陆冰芯，检测出大气中铅含量比一个世纪前增加了百倍。帕特森再接再厉，化验了1600年前的秘鲁人骨骼，证明现代人骨骼中铅含量是古人的700～1200倍，而骨中钙和钡的含量不变。对地球环境的忧虑和对人类健康的关切，驱使帕特森走出“象牙之塔”，彻底改变了此后的职业生涯，成为反对铅污染的主将和旗手。
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。
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