氟利昂的無心之過

米奇里還有一項(xiàng)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。但當(dāng)時(shí)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(xiǎn)，極大影響了普及和使用。1929年5月15日，克利夫蘭醫(yī)院大火造成125人死亡，制冷系統(tǒng)氯甲烷泄漏是重要肇因。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)，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(shí)間發(fā)現(xiàn)四乙基鉛汽油的艱苦歷程，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(shí)驗(yàn)，僅3天工夫就逮住了二氯二氟甲烷，后來杜邦公司給它取了個(gè)商業(yè)名字氟利昂。

1930年4月在亞特蘭大召開的美國化學(xué)學(xué)會年會上，米奇里深吸了一口氟利昂氣體緩緩?fù)孪蛉紵南灎T，火焰瞬時(shí)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)為零下29.8攝氏度，確實(shí)是壓縮制冷最理想的工質(zhì)。

通用和杜邦立即合資成立“動(dòng)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、運(yùn)輸提供了可靠的冷鏈，挽救了無數(shù)生命。而遍布房間和汽車的空調(diào)則打破地域和季節(jié)限制，實(shí)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(xiàng)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，常溫下只用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。無論是涂料、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(dòng)力和載體。1950年美國生產(chǎn)氣霧噴罐就達(dá)5000萬之多，人們戲稱生活已經(jīng)進(jìn)入了摩登的“按鈕世界”。

1970年，英國科學(xué)家羅夫洛克對盆滿缽滿的氟利昂究竟去了哪里感到困惑。羅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”，他用自制儀器四出測量，發(fā)現(xiàn)大氣中氟利昂竟無處不在。羅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(shí)驗(yàn)，最終推導(dǎo)出一個(gè)不寒而栗的結(jié)論：地球?qū)⒚媾R“塌天之禍”！

在地球大氣圈15公里至50公里高處的同溫層中，短波紫外線的光解作用使氧氣和臭氧保持著動(dòng)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(gè)“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%的紫外線B，讓地球上萬物蒼生免遭傷害。而人類釋放到環(huán)境中的氟利昂分子會在大氣中游蕩40至150年，雖然比重大于二氧化碳，卻能靠著大氣運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散到同溫層，并被紫外線打開化合鍵釋放出氯離子，與臭氧反應(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(gè)氯原子足以催化破壞10萬個(gè)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(bào)。

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(jià)值80億美元，直接雇傭60萬員工，相關(guān)勞動(dòng)崗位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(shí)報(bào)》刊登整版廣告，揚(yáng)言對氟利昂的指控缺乏科學(xué)依據(jù)?！痘瘜W(xué)》周刊引述杜邦董事會主席的話，破壞臭氧層的論斷完全是“科幻小說”和“一派胡言”。

除了矢口辯白，化學(xué)工業(yè)界更迫切需要找到“自己的”科學(xué)家掌握話語權(quán)。1975年，美國化工制造業(yè)協(xié)會委托世界頂級的希爾·諾頓公關(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。斯考諾在公共電視臺《火線》欄目發(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進(jìn)行自我凈化”，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(dòng)抓了個(gè)“現(xiàn)行”。而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(shí)記錄著來自天空紫外線的數(shù)據(jù)。1982年發(fā)現(xiàn)短波紫外線急劇增強(qiáng)，顯示臭氧層明顯稀薄。1984年9月至10月用更新的設(shè)備在哈雷灣和西北1000英里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(gè)最冷僻的“科學(xué)哨所”做出了最驚心動(dòng)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(shí)并讓人過目難忘了。

1987年9月16日，24個(gè)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”接踵發(fā)現(xiàn)和認(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。而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(gè)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(shí)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)。而空中積蓄的氟利昂將和我們長期共存，臭氧層的“愈合康復(fù)”至少等到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(gè)類似的傳奇案例。米奇里生前幾乎獲得美國所有的化學(xué)獎(jiǎng)，臨終前仍擔(dān)任美國化學(xué)學(xué)會主席。1940年患小兒麻痹癥，1944年11月2日，被自己設(shè)計(jì)的從床上移動(dòng)到輪椅的繩索滑輪裝置窒息而死，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)?！倍h(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(gè)體生物”。米奇里是否料及含鉛汽油的危害程度姑且不表，他和同儕確實(shí)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。

作者：趙致真

出處：《播火錄》

授權(quán)方：北京出版社