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人类滥用科研成果将反遭噬灭

 

原题为《文明的代价》

文/赵致真 来源:人民网 2015年03月13日 子夜星网站整理编辑

  【编者按】人类社会的文明,无疑是伴随着科技发展而进步的。但辩证唯物主义告诉我们,任何事物都具有其两面性,即有益的一面和有害的一面。科技发展在带给人类文明进步的同时,往往因其在应用开发领域中的盲目性,不仅危害了人类,甚至加速人类终点的到来。“镭”的发现及其最初科研成果的滥用,就曾给人类留下了惨痛的教训。而核武器、生化武器及各种有毒有害矿产的盲目开发和利用,将会怎样?各种化学农药及抗生素、食品添加剂的滥用,将会怎样?如今生物基因的研究热及其急于在人类食物上的盲目开发和引用,又将会怎样?由于急功近利思想的作祟,人类的检讨往往是迟至的,读一读这篇“文明的代价”,或许不难令我们意识到人类滥用科研成果将反遭噬灭的道理。

   
  对于500年前的祖先来说,从生到死之间,甚至从上辈到下辈之间,世界的面貌几乎是凝固不动的。人类文明的猛然加速和沧桑巨变,起源于现代科学的诞生和发展。当物理、 化学、生物各个领域捷报频传,新的技术和发明层出不穷,科学便日益渗透到了衣食住行的细微末节。显而易见,如果离开现代科学,今天的社会连一天也不能运转。

  然而我们却应该知道,在人类仰仗科学的恩惠时,也曾因“误用”和“滥用”科学而受到惩罚,在我们尝尽现代文明的甜头时,也曾因幼稚和颟顸而吃过“自取自讨”的苦头。

  滥用的X光:魔鬼般如影随形

  1895年11月8日下午,德国维尔茨堡大学物理学院院长伦琴来到实验室,继续测试不同真空管中阴极射线的发光效应。他用黑纸裹住克鲁克斯管防止可见光和紫外线干扰,当启动升压自感线圈时,突然发现1米开外的工作台上有荧光闪烁,那是一张为后面实验准备的氰亚铂酸钡纸板。伦琴反复启闭电源,纸板上的荧光随之明灭。就这样不经意间,现代科学史邂逅了一个伟大瞬间,具有划时代意义的X射线宣告发现了。

  当伦琴夫人安娜从第一张X光照片上看到自己的手骨时,曾失声惊呼“我看到了自己死后”。医生从此无须动用手术刀,便能观察活体内部的结构和运动,医学影像开创了新天地,直到X光断层扫描仪不断换代升级;1912年,德国物理学家劳厄发现晶体中X光的衍射,次年英国科学家布拉格父子对这一现象进行了定量描述,使得X射线成为研究晶体结构的“探针”,DNA双螺旋的发现就是X光的功勋;1949年,X线天文学开始兴起,此后多个X射线卫星相继发射,钱德拉X射线轨道望远镜在太空遨游多年,成为研究脉冲星、超新星和黑洞的“瞭望台”。回望百年,人类科学发展的征途上,到处都有X射线的不朽丰碑。

  然而,在德国汉堡圣乔治医院花园里,却静静伫立着另外一座X射线的纪念碑,它是德国伦琴射线学会1936年4月4日建成揭幕的,为了缅怀和哀悼世界最早的X光事业献身者。石碑上按字母顺序,铭刻着15个国家160位科学家、医生、护士和技师的名字,此后又不断增补到350人。每个名字的背后,都有一段独特而悲壮的故事。

  纪念碑侧畔的圣乔治医院放射科,是德国最有影响的X光研究和临床应用中心。它的创始人勋伯格作为德国第一位X光专家,不仅拍摄出最完美的X光片,还创建了期刊《X射线新进展》,撰写了X射线的教科书,发起成立德国伦琴学会并担任主席。1904年美国圣路易斯世博会上,勋伯格设计制作的德国X光技术展览曾获得大奖。但早年的X光先驱并不知道,这种波长在紫外线和伽马射线之间的电离辐射虽无色无嗅无感觉,却对人体组织有致命的预后伤害,因而几乎毫不设防。1908年,勋伯格的双手患了皮肤癌,尽管截掉了右手中指和左臂膀,但“壮士断腕”并没有除掉“毒蛇”。1921年6月4日,勋伯格在汉堡去世,终年56岁,成为早期德国医学界最重要的“X光烈士”。

  吉赛尔是德国最负盛誉的X光摄影师,和好友沃克霍夫共同创办世界上第一所牙科医院。他的许多经典X光片收进了口腔放射学教科书。吉赛尔因过度承受辐射而罹患癌症,1927年溘然病逝;英国医生爱德华兹1896年1月率先用X射线指导手术,1900年布尔战争期间便对伤员进行X光探测,并第一个拍摄了人类脊柱X光照片。但却因放射性损伤而在1908年截去了左臂;伦琴故乡北威州的伦琴博物馆里,有件不同寻常的展品,那是博物馆创始人、早期放射专家克劳斯留下的截肢的手,也是留给子孙后代的特殊警示。

  当《维也纳新闻》1896年1月5日首次报道伦琴的发现后,大西洋电缆立即把这一消息从伦敦送到纽约,北美大陆为之喧腾。享誉世界的发明家爱迪生闻风而动,用锲而不舍的试错法对1800种化学物质进行实验,终于发现钨酸钙是最好的荧光材料,成像的明亮和清晰都远远超过氰亚铂酸钡。他制作的方锥形X光观察仪成了业内的标准器械。当年操作的习惯是,把手放到X光管和荧光屏之间,当看见手骨清晰显现时,就表明机器完成预热可以工作了。爱迪生逐渐开始感到左眼失焦和肠胃不适。他最得力的助手达利因长期暴露在X光照射中,1900年出现手部脸部伤害,1902年因癌变导致右手4个指头和整个左手截肢,此后又截掉两只胳臂,最终在1904年10月去世,年仅39岁,是美国第一位X光的捐躯者。爱迪生受到巨大的打击和震撼,决定彻底放弃对X光的一切研究。他心有余悸地说:“别跟我谈X光,我怕它”,并直到临终都拒绝X光检查。倘若爱迪生没有这次急流勇退,他决不可能“全须全尾”活到84岁。

  永远无法列出一个完整名单,记下那些冒着X射线前仆后继的美国医生。整形外科学会主席威格尔率先在手术中使用X光,被赞誉为“最巧的手用最好的机器做最棒的活”。然而他的手却在1904年被截肢,1906年被癌症扩散夺去了生命;费城医院伦琴实验室主任卡萨比安最早将X光用于临床外科,1900年根据亲自诊治的数千病例出版了X光专著,1907年写成教科书《伦琴射线和电疗法》,但不久便癌症发作而截除手指,1910年去世;麻省总医院的多德和莫里森是一对“情同兄弟,谊兼师友”的X光专家,他们先后毕业于佛蒙特大学医学院,早在1896年便为北美多家医院安装最早的X光设备,并首创用造影剂拍摄食道和胃部的X光片。两人经历了相同的命运,从截肢时都希望留下一根指头来按X光开关,到最后都死于癌症扩散,多德终年47岁,莫里森58岁;X光不仅用于诊断疾病,同时也用于放射治疗。1896年,芝加哥大学哈内曼医学院学生格鲁伯安装了美国第一台X光治疗仪,格鲁伯毕生研究X光疗法,发表论文90多篇,1929年左手截肢后,又接连经受90多次手术磨难,最后死于癌扩散。有报道说1920年伦琴学会举行晚宴时,多数人对端上来的烤鸡无福消受,因为断指残手、缺膀少臂而不能使用刀叉。

  我们还应该记住一位名叫弗雷丝曼的奇女子。1896年,她靠自学成才从文秘人员变为X光摄影师,并在加州开办起美国西部第一家X光事务所,凭着劳苦人的勤勉和女儿家的细心,弗雷丝曼很快跻身于世界最好的X光专家行列。美西战争中大量伤兵从菲律宾运回,弗雷丝曼从他们身上准确找到弹头和弹片,美国最高军医长官亲自登门视察和致谢。1905年1月,弗雷丝曼的手臂因癌变而截肢,同年8月与世长辞。

  回首X光技术的拓荒年代,可以说人类最勇敢的先遣队遭受重创,几乎全军覆没。美国第11届伦琴协会主席布朗于1936年6月出版一本书《美国献身于伦琴射线的科学烈士》,深情撰写了28位X光殉难者的传记,但却唯独遗漏了自己。1950年,布朗也因X光辐射引发的癌症而去世。

  1925年,第一届国际放射学大会在伦敦召开,首次提出X射线的防护问题,1928年斯德哥尔摩召开的第二届大会上成立了防护委员会,并制定出最早的X射线操作规范。随着防护措施的日趋严格和X光设备的迅速改进,医疗中的X光灾难终于成为历史。

  其实最早的X光设备主要用于商业和娱乐目的。当第一缕X光洒向公众,只熟悉“如影随形”的人类在特殊的光线下看到自己透视的影子,这种新鲜和震撼是莫可名状的。欧美众多X光照相馆一哄而上,人们不满足于“只有皮相没有骨相”,新郎新娘拍一张X光结婚照成为时尚,达官贵人更利用权势率先“品尝”X光的辐射。德皇威廉二世,沙皇尼古拉伉俪,葡萄牙皇后阿米莉亚,都在第一时间留下了X光“御照”。伦琴本人和威格尔等都是X光立体艺术照的爱好者。夜总会上经常有荧光材料幽幽闪亮,大厅里到处沐浴着X射线。居奇射利的商人制作出X光防护内衣,因为传言“登徒子”们戴上X光眼镜便能窥破女士的服装。1896年2月19日美国新泽西立法禁止在剧院使用“X光眼镜”。同年5月在纽约举行的全国电器博览会上,爱迪生展出了4台便携式X光设备,成百人排起长队,为了一睹自己的骨头。刚刚诞生的电影也不放过X光的热门题材,制作出五花八门的荒诞作品。X光就在人类乍见初识、盲人瞎马的情况下,便全面进入了公共生活和大众文化,这是科学史上罕见的特例。



当时镭的应用无所不在:1956年选美大赛获胜选手同时展示X光照片

  真正在市场上形成规模和气候的X光日用设施,要数几乎每家鞋店都“标配”的试鞋荧光镜了。这是个1米多高的机柜,下面安着X光发射管,把新鞋轮廓和其中的脚指骨投射到顶部荧光屏上。买主、店员和家长便分别从3个孔中同时观察和讨论。试鞋机不仅能选出最合适的鞋,还对儿童有特别的诱惑。美国密尔沃基的阿德里安公司和英国奥尔本斯的派多斯库普公司是世界2大生产厂商,从1927年开始生产,1950年代在美国的销量达10000台,英国达3000台。在科学家和公众的质疑下,美国国家标准局1946年制定试鞋器X射线剂量规定。1957年宾夕法尼亚州率先立法禁用试鞋器,保险公司也对厂商施加压力,直到1970年试鞋器才最后消亡,但整整一代人的双脚成了无辜的X光“箭靶”。

  “镭女孩”:破碎的骨头在黑暗的地下发光

  镭的发现是科学史上又一件影响深远的大事。居里夫妇历经4年的沉重劳动,用重结晶法从7吨沥青铀矿中去粗取精,终于在1898年提炼出0.1克氯化镭,1910年首次用电解法得到纯净的金属镭。这种银白色天然放射性元素的原子量为226,能放出阿尔法、贝塔、伽马三种射线并衰变为氡。镭的放射强度比铀强100万倍。1909年卢瑟福通过盖革-马士登实验,用镭作为阿尔法射线源轰击金箔,推翻了汤姆逊的“均匀原子模型”,为现代核物理奠定了基础。费米对各种元素的“轮番轰炸”,哈恩和梅特纳发现铀原子的裂变,都是使用镭和铍混合而成的中子源。在现代科学进程中,镭确实是厥功甚伟的。

  但镭辐射对人体的伤害却迟迟未得到认识。1901年,天然放射性发现者贝克莱尔曾在怀表口袋中装了一小瓶镭盐,结果造成皮肤灼伤;居里夫人更对“美丽的镭”一往情深,在怀念丈夫皮埃尔的文章中写道:“我们的乐趣之一是夜间来到实验室。看到四处都是柔和的辉光,勾勒出盛着我们产品的瓶子的轮廓。这的确是美妙的景观,常常出现新的变幻。发光的试管像是隐现的圣诞树彩灯。”然而正是这种富有诗意的环境充满了杀机,来自原子深处的“箭镞”严重伤害了居里夫人的健康,1934年7月4日,居里夫人死于白血病。居里夫人的接班人──大女儿约里奥?居里1956年3月7日同样死于白血病。而从事写作的小女儿艾芙?居里却活到103岁,可见家族的遗传基因并无缺陷。

  镭的危险不仅在于体外的辐射,它坐在元素周期表IIA族末排,化学性质和前三排的钙极为相似,于是便在人体的代谢中对钙“鹊巢鸠占”并积累沉淀在骨骼中。这些“特洛伊木马”不停放出射线,打断细胞中DNA分子的化学键,损害骨髓的正常功能。

  在法国国家图书馆,居里夫妇留下的书籍和笔记本小心保存在铅皮内衬的盒子里。借阅的人不仅要穿上防护服,而且必须签署辐射伤害的“免责声明”。居里夫人生前经常把钋盐、镭盐放在口袋里和抽屉里,尽管这些遗物已有百年历史,但镭226的半衰期是1600年。难怪在居里博物馆中,我们看到的居里夫妇办公室家具也都是复制的“赝品”了。

  公众的新奇、商家的吹嘘和媒体的炒作曾经掀起了倾城倾国的“镭狂热”。当年市场上几乎一切东西都争先恐后和镭挂钩,以示新潮和“科学”。镭奶油、镭面包、镭香烟、镭巧克力、镭化妆品、镭牙膏、镭肥皂、镭鞋油、镭清洁剂、镭保暖服、镭加热器……各类“高科技”日用品“不择地而出”; 随着放射治疗癌症取得成功,镭在医学领域更全面开花,镭止疼片、镭消炎粉、镭眼药水、镭痤疮膏、镭避孕栓,镭剂静脉注射治疗高血压……无论内服外用的药械,只要添加镭就成了万应灵丹。镭的风行为巫医骗子创造了大显身手的空前机遇。

  居住在新泽西的哈佛大学辍学生贝利不失时机申请了了“镭水”专利,在三次蒸馏的水中添加镭制剂,并声称谁若发现产品的镭含量不达标,可得到1000美元奖励。贝利担保“镭水”能“治愈所有活死人”,还能刺激内分泌实现返老还童。凡为“镭水”开处方的医生均可拿到17%的回扣。匹兹堡的吉拉德钢铁公司总裁拜尔斯是富甲一方的社会名流,也是公众瞩目的体育明星,曾夺取1906年美国业余高尔夫大赛冠军并获得飞碟射击奖牌。1927年拜尔斯摔伤手臂,匹兹堡医生莫亚推荐他使用“镭水”治疗。拜尔斯对这种“液体阳光”深信不疑,每天按时服用3瓶,2年内总共吞下了1400瓶。1930年拜尔斯各种病症发作,下颌坏死,牙齿脱落,头痛难耐,颅骨出现空洞,1932年3月在纽约医院去世,终年51岁,装殓在铅皮内衬的棺木中。纽约时报做了大幅报道,华尔街日报文章的通栏标题是“镭水疗效很好,直到下巴烂掉”。拜尔斯的死为居高不下的“镭狂热”投下一剂退烧药,并促进了FDA对放射药物生产和销售的规范管理。

  在当年约20万种“姓镭”的商品家族中,“夜光”是一个重要谱系,当荧光材料的分子吸收了镭射线的能量后变为激发态,回到基态时释放出可见的冷光。镭的这一功能催生了夜光表、夜光仪表盘,乃至夜光门牌、门铃按钮、坐席号码、鱼饵浮标、拖鞋钮扣、儿童玩具等。当乌克兰移民索科霍基发现一种荧光材料新配方后曾踌躇满志地说:“室内照明完全用镭,墙壁和天花板的涂料发出月亮的光辉,这一天必将到来”。索科霍基果然足捷于人,1914年在纽瓦克创建了美国第一家镭荧光材料公司,1917年迁到新泽西州奥林奇,后来改名为美国镭业公司,成为军方夜光表、飞机舰艇荧光仪表盘的主要供应商。但这家公司最大的名气,却来自一桩破天荒的“镭女孩”诉讼案。

  这里的雇员大多是不足20岁的少女。用水和胶把含镭的硫化锌荧光剂调和均匀,再用驼毛笔小心涂在表盘的数字和指针上,每人每天大约完成250个表盘,这是一份高雅体面而薪酬不菲的工作,姑娘们却丝毫不知道已经自蹈险境。镭的辐射无处不在,虽然阿尔法和贝塔射线在空气中行之不远,但整个车间里伽马射线满天飞,通风不良又使氡气久积不散。最致命的环节是,每涂完几块表盘,驼毛笔就会分叉变形,姑娘们需按照监工的教导,用嘴唇和舌头舔润笔尖来保持锋锐,相当于一天几百次“镭从口入”。女孩子的调皮和对男友的逗趣,让她们经常把荧光剂涂在指甲、嘴唇、牙齿和脸上,化妆出吓人的“光辉形象”。镭就这样通过多种途径,最终在她们的骨骼中“安营扎寨”。而难以穿过皮肤的阿尔法射线在体内就变成了重量级杀手。随着恶性贫血、牙齿脱落、颚骨坏死等病症普遍出现,姑娘们终于开始觉醒。一位名叫弗莱尔的女工首先决定状告雇主,随后4位工友姐妹加入了起诉行列。被媒体和史家通称为“镭女孩”案。新泽西医生马特兰德为确定镭放射病做出了独特贡献。1928年秋,历经波折的官司最后落锤。每位“镭女孩”获得赔偿10000美元,外加每年600美元生活补贴。然而这些“镭女孩”在诉讼期间就因病势沉重不能出庭,胜诉未久便相继去世了。据粗略统计,当年在北美、加拿大有4000“镭女孩”,无人知道几多青春少女刚刚开始花季人生便在这里香消玉殒。美国镭业公司的“始作俑者” 索科霍基也因镭辐射,1928年11月死于障碍性贫血,时年45岁。

  “镭女孩”案的意义不仅在于推动了核辐射危害的研究,也唤起了劳工的维权意识,直接促成了美国劳动安全条例和美国职业病劳动法的实施。

  今天的人们仍在重温这段历史悲剧,“镭女孩”鲜活的生命不断展现在当代屏幕和舞台上。2011年9月2日,“镭女孩”铜像揭幕仪式在美国伊利诺伊州渥太华镇举行,这里的居民拒绝忘记一个时代的伤疤。

  郊外的陵园里埋葬着当年“镭女孩”的遗骨,盖革计数器仍能检测到来自墓穴的射线,使人想到美国女作家斯旺森悼念“镭女孩”的诗句:“只有我们破碎的骨头,永远在黑暗的地下发光”。

  这是“镭女孩”没有安息的灵魂,向人世间发出的殷切叮咛和永恒告诫。

  “上帝的礼物”四乙基铅汽油的“毁灭”之路

  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。但我们大约很少听到一个叫米奇里的人,有史学家称他为“本世纪最声名狼藉的发明家”,也许稍欠忠厚和公允。平心而论,我们今天生活的不少便利,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”。

  如果说“需要乃发明之母”,那么1920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,大批妇女和老人都涌进了汽车一族。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,“爆震”成为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。并在不断失败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,终于找到四乙基铅是汽油提高辛烷值的理想添加剂。廉价、易得、无嗅,10加仑汽油中放进不到1盎司便能完全消除“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推向市场。并很快跻身美国前10名化学工业之列。“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,杜力特B25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”,被误当做钙、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,并提高社会犯罪率。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人送医院抢救,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,美国卫生局长古明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教授克霍担任乙基公司首席健康顾问,此后又在辛辛那提大学成立了以克霍为主任的应用生理实验室,通用公司、杜邦公司和乙基公司赞助全部经费。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哈密尔顿、汉德森说“拿数据来”,这句话成了著名的“克霍范例”。而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。

  却说有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44.7亿年的铀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,世称“铀铅测年法”。而帕特森发现只用分析铅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45亿5000万年(正负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”。而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到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作出规定。1973年确定逐步淘汰含铅汽油的环境政策。乙基公司曾在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1970年代的美国,每年要向环境排放20万吨铅。我们和我们的子孙虽不认识米奇里,但却必须为他欠下环境的债务“买单”。

  氟利昂:不经意间的“弥天大罪”

  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。但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,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,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汽油的艰苦历程,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。

  1930年4月在亚特兰大召开的美国化学协会年会上,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摄氏度,确实是压缩制冷中最理想的工质。

  通用和杜邦立即合资成立“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。而遍布房间和汽车的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。由于氟利昂无毒、无嗅、无味、无腐蚀和不燃烧,常温下只用施加很小的压力就能液化,因此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做为喷洒的“动力”和“载体”。 1950年间美国生产气雾喷罐就达5000万之多,人们戏称生活已经进入了摩登的“按钮世界”。

  1970年,爱尔兰科学家洛夫洛克对“盆满钵满”的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”,他用自制仪器四出测量,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至50公里高处的同温层中,短波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%的紫外线B,让地球上万物苍生免遭伤害。而人类释放到环境中的氟利昂分子会在大气中游荡40至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》,向全球正式拉响了紧急警报。

  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,《化学周刊》引述杜邦董事会主席的话,破坏臭氧层的论断完全是“科幻小说”和“一派胡言”。

  除了矢口辩白,化学工业界更迫切需要找到“自己的”科学家掌握话语权,1975年,美国化工制造业协会委托世界顶级的希尔·诺顿公关公司,策划了邀请英国帝国学院著名大气污染专家斯考若到美国做为期6周的旅游。斯考诺在公共电视台“火线”栏目发表演说,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”。而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年发现短波紫外线急剧增强,显示臭氧层明显稀薄,1984年9月至10月用更新的设备在哈雷湾和西北1000公里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”接踵发现和认识不断加深,蒙特利尔议定书的修正案一次次更加严格和紧迫。而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和2040年前彻底禁绝氟利昂的生产和消费。而空中积蓄的氟利昂将和我们长期共存,臭氧层的“愈合康复”至少等到2050年以后了。

  大气的铅污染和臭氧层破坏这两场浩劫,居然都戏剧性的起源于米奇里一人,历史上大约找不到第二个类似的传奇案例。米奇里生前几乎获得美国所有的化学奖,临终前仍担任美国化学会主席。1940年患小儿麻痹症,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窒息而死,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”。而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。

  滴滴涕一波三折的“马拉松之争”

  我们也许要怀着更为复杂的心情,回顾科学和环境关系史上影响最大、历时最长的一桩公案,那便是滴滴涕的利弊与存废。现代大规模的环境保护运动正是从“拿下”滴滴涕为揭橥①的。

  滴滴涕的化学名称是双对氯苯基三氯乙烷,1874年由奥地利化学家蔡德勒在拜耳教授指导下合成。此后便束之高阁,整整尘封了65年。它神奇的杀虫功效直到1939年才被瑞士盖基公司的化学家缪勒所发现。滴滴涕能作用于昆虫神经细胞的钠离子通道,使它“只开不关”,从而无法正常传递电信号而导致机体死亡。瑞士政府迫不及待使用滴滴涕消灭科罗拉多土豆甲虫,奇迹般挽救了当年的农业收成。

  作为二战的中立国,瑞士于1942年11月把滴滴涕的标本和配方同时提供给交战双方。纳粹德国并未予以足够重视,美国却如获至宝,组织29位科学家在佛罗里达州奥兰多紧急攻关。1943年10月1日,盟军解放了意大利那不勒斯,想不到这座城市因纳粹对供水排水系统的破坏,正陷于伤寒大流行的灭顶之灾。艾森豪威尔将军紧急向华盛顿求援,美国辛辛那提盖基公司和杜邦公司首批生产的60吨滴滴涕火速运达。1944年1月,那不勒斯的营房、街区和130万军民普遍接受滴滴涕喷洒,竟然一举消灭了传播伤寒的元凶虱子,3个星期内控制了伤寒流行。比起1812年拿破仑50万大军因伤寒爆发而兵败莫斯科,比起一战中仅俄国就有1000万人命丧伤寒,滴滴涕写下了人类历史上首次战胜大规模瘟疫的不朽篇章。

  在南太平洋战场上,瓜达尔卡纳尔岛战役中阵亡的美军不及因蚊虫叮咬死于疟疾的人数,自从司令部决定增设专门喷洒滴滴涕的建制后,美军完全摆脱了疟疾和热带病的灾难。接着从菲律宾、缅甸、中国前线到纳粹监狱、集中营,到处传来滴滴涕的佳音捷报。丘吉尔在1944年9月28日广播演讲中说:“杰出的滴滴涕粉经过充分检验并确认有神奇的效果”。1948年,缪勒获得诺贝尔生物医学奖,瑞典皇家卡罗琳学院在颁奖词中激情赞颂滴滴涕是人类的“天外救星”。媒体则把滴滴涕称为“昆虫原子弹”。盘点科技成就,原子能、雷达、青霉素和滴滴涕并列为二战期间的“四大发明”。

  由于功能强大、制造简易、价格低廉、广谱持久、人畜无害、储运方便等优良品质,滴滴涕在所有杀虫剂中一枝独秀,战后达到了辉煌的巅峰。疟疾是人类最古老的宿敌,每年祸及3至5亿人口,夺取300万人生命。当南非、印度、斯里兰卡等国家使用滴滴涕杀灭蚊子,效果立竿见影,疟疾直线下降。意大利1947年至1951年靠滴滴涕实现了根除疟疾的5年计划。联合国卫生组织也雄心陡起,于1955年5月正式擂响了全球消灭疟疾的战鼓。而美国的农民则大规模使用滴滴涕杀灭300多种农作物的害虫,频繁动用飞机对广阔的田野和森林喷洒。1959年美国滴滴涕使用量达到峰值36000吨,平均每人消费半磅之多。这种无节制、无忌惮的挥霍和滥用,埋下了滴滴涕“其兴也勃,其亡也忽”的祸根。

  1962年,身患乳腺癌的美国女生物学家卡森出版了她历史性的著作《寂静的春天》,揭露滴滴涕等杀虫剂对野生动物特别鸟类的危害,使春天不再莺歌燕舞。由于高度的疏水性使滴滴涕存留在生物脂肪组织中,并通过食物链富集到猛禽体内,造成美国“国鸟”秃鹰等蛋壳变薄和数量减少。此外还干扰人体内分泌和生育系统并诱发癌症。卡森的书首次提出人和自然环境的关系问题,也暗合了公众对工业界的长期疑虑和怨愤。《纽约客》6月接连3期提前刊登了部分章节,《纽约时报》称“寂静的春天变成了喧闹的夏天”,美国总统肯尼迪的科学顾问委员会奉命进行调查并支持卡森的警示。《寂静的春天》连续荣登纽约时报畅销书榜首,有人把它比作当年“引发南北战争”的《汤姆叔叔的小屋》。1967年美国环境保护基金会宣告成立,1970年12月2日美国环境保护局正式挂牌,并于1972年6月14日签署法令,在美国禁止使用滴滴涕。拿这个如日中天的诺贝尔级化学“宠儿”开刀问斩,骄横的化工界受到极大震慑,初创的环保局也借此树权立威。世界不少国家群起效尤,先后制定废除滴滴涕的法规。1995年,联合国化学安全机构确定了12种“持久性有机污染物”,滴滴涕被划入“肮脏的一打”。2001年5月22日,152个国家签署了“斯德哥尔摩协议”,滴滴涕最终沦为环境的大敌和人类的“弃儿”。

  但世界对滴滴涕的不平之鸣也是独一无二的。《寂静的春天》出版后,饱受“以人文激情代替科学依据”的非议。1972年下令禁止滴滴涕的美国环保局长鲁克尔斯豪斯被指责完全无视科学委员会125位专家9000多页的考察和法官思威尼的判决。许多研究指出,几十年来地球上几十亿人暴露在大剂量的滴滴涕中,从无一例中毒记录,滴滴涕的毒副作用比许多处方药甚至咖啡还小,有志愿者连续口服滴滴涕2年仍安然无恙。

  而争论的焦点和核心,是滴滴涕预防虐疾的独特效用。20年来滴滴涕从疟疾猖獗中挽救了5亿生命,禁止滴滴涕后让已经遏制的疟疾卷土重来,导致每年至少100万人死亡并造成贫穷国家经济崩溃。联合国多位抗疟专家愤而辞职。侏罗纪公园作者克莱顿说,“禁止滴滴涕也许是二十世纪最大的悲剧”,“杀人比希特勒还多”。甚至有批评指出“环境主义者”存心“借蚊杀人”,阻止第三世界人口增长。1999年3月29日,包括3位诺贝尔奖获得者在内的371位著名疟疾专家、医生联名发表公开信,指出禁止滴滴涕是“西方富裕国家的诉求”,“撒哈拉沙漠以南地区因疟疾造成的‘寿命损失年’比全世界癌症患者总和还多70%”,呼吁尽快“请回”滴滴涕担当抗疟大任。2006年9月,联合国世界卫生组织一改30年来对滴滴涕的否决态度,转而宣称室内喷洒滴滴涕灭蚊和驱蚊是防范疟疾的主要手段。滴滴涕并没有摘掉“黑十二类”的帽子,但“妖魔化”的形象毕竟得到了改善。而非洲国家却必须顾忌滴滴涕的使用会面临西方经济援助减少和贸易制裁增加。

  力主全面禁止滴滴涕的世界野生动物基金会在徽标上写着,“为子孙留下一个充满生机的地球”。非洲抗疟组织的口号则是“从疟疾中拯救孩子”,如果政策错误,将使“千百万孩子不能活着看到地球”,国际疟疾基金会主席基拉马说:“这就像每天有7架满载的波音747客机故意坠毁在乞力马扎罗山”。而世界卫生组织官员柯奇在回答对重启滴滴涕的质问时说:“请像拯救环境一样拯救非洲婴儿”。时至今日,“环保主义者”在和“人道主义者”角力中,显然并没有占据科学优势和“道德高地”。

  关于滴滴涕的一波三折和“马拉松之争”,也许能映射出人类社会的全部复杂。科学的真伪是非本来难以判定,再搅进政治、地缘、贫富和文化因素更会成为一团乱麻。作为“共戴一天”的“地球村村民”,却对“村务”的认识如此迥异,“国际社会大家庭”是否存在?而谁也不能独善其身和兼济天下。

  一项科技成果,怎样用理性来权衡利弊和把握平衡?诸多环境危机,怎样让全球能同心共识和同舟共济?这些问题过去、现在、未来都考验着人类的智慧和操行。也许只有科学求实的精神,以人为本的观念,天下为公的情怀,才能引导我们去寻求有意义的答案。


  【注释】
  ①揭橥[jiē zhū]:标志。
 
 
 

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