一家標(biāo)準(zhǔn)石油加油站（圖片來(lái)源：Wikimedia）
撰文 | 二七
審校 | Clefable
1944年，當(dāng)小托馬斯·米奇利（Thomas Midgley）去世時(shí)，世人奉他為20世紀(jì)最偉大的發(fā)明家之一：他在汽油中添加了一種神奇的成分，“完美”解決了發(fā)動(dòng)機(jī)“爆震”問(wèn)題；他還合成了一種化學(xué)物質(zhì)，讓冰箱和空調(diào)變得更加安全……這些發(fā)明讓他拿到了所涉領(lǐng)域內(nèi)幾乎所有的獎(jiǎng)項(xiàng)，還成為了美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)主席。聽起來(lái)，米奇利完全就是一名“人生贏家”。
可是如果說(shuō)出這兩種“造福人類”的發(fā)明的名字，故事就變得完全不同了：給米奇利帶來(lái)極大榮譽(yù)的兩項(xiàng)發(fā)明分別是含鉛汽油和氟利昂。含鉛汽油燃燒釋放出的鉛毒害了全球幾代人的大腦，而氟利昂的泄露給地球的臭氧層“開了洞”?，F(xiàn)在，在講述米奇利的故事中，最常出現(xiàn)的描述是“世界上最糟糕的發(fā)明家”。
小托馬斯·米奇利（圖片來(lái)源：NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA: BIOGRAPHICAL MEMOIR OF THOMAS MIDGLEY, JR. 1889-1944 BY CHARLES F. KETTERING, PRHSENTED TO THE ACADEMY AT THE ANNUAL MEETING, 1947）
1916年，米奇利受查爾斯·凱特林（Charles Kettering，他發(fā)明了電啟動(dòng)器，讓汽車擺脫了手動(dòng)曲柄啟動(dòng)器）的邀請(qǐng)，著手尋找汽車發(fā)動(dòng)機(jī)“爆震”的解決方案。
在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)里，當(dāng)汽油和空氣充分混合進(jìn)入氣缸后，會(huì)先被活塞壓縮，然后由火花塞點(diǎn)火。然而在油氣混合物被壓縮時(shí)，汽缸中的溫度會(huì)猛然上升，就容易導(dǎo)致汽油中一些燃點(diǎn)比較低的成分被提前點(diǎn)燃。這樣產(chǎn)生的沖擊力會(huì)讓氣缸發(fā)出敲擊的聲音，因此這個(gè)現(xiàn)象被稱為“爆震”（knock），它會(huì)降低發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的功率，甚至?xí)p壞氣缸。
解決方案之一是在汽油中加入10%的乙醇，然而乙醇的成本太高了，而且同等體積的乙醇比純汽油的熱值低了不少。通用汽車想要找到一個(gè)更便宜、更有效的替代品。
米奇利通過(guò)努力找到了一百多種可能的添加劑，其中最受青睞的就是四乙鉛（TEL）。四乙鉛本身有劇毒，但對(duì)通用汽車來(lái)說(shuō)，這是種“完美”的添加劑：首先，少量的四乙鉛就能有效防止爆震，一加侖（約3.8升）汽油中只需加入幾克就有很好的效果。其次，四乙鉛沒(méi)有其他候選者那些奇奇怪怪的氣味。最重要的是，鉛是一種很廉價(jià)的原材料。在一封寫給凱特林的信中，米奇利估計(jì)：“每賣出1加侖汽油，就能賺3美分……一年下來(lái)，就是3600萬(wàn)美元?！?/span>
自米奇利提出四乙鉛添加劑后，在短短15個(gè)月內(nèi)，通用汽車（General Motors）和標(biāo)準(zhǔn)石油（Standard Oil）公司就共同推出了含有四乙鉛的汽油，現(xiàn)在我們通常稱之為“含鉛汽油”。米奇利也因發(fā)明了含鉛汽油獲得了美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)（American Chemical Society）的William H. Nichols獎(jiǎng)?wù)隆?/span>
到這里，如果你曾讀過(guò)我們前幾天的推送：《他無(wú)意間發(fā)現(xiàn)了空氣中的致命“毒物”，拯救了幾代人的健康，卻險(xiǎn)被美國(guó)石油公司封殺》就會(huì)知道，無(wú)論是四乙鉛本身，還是含鉛汽油燃燒后排放到空氣中的氧化鉛，都對(duì)人體有毒，區(qū)別只是發(fā)作時(shí)間的快慢：純四乙鉛中毒往往會(huì)在幾周內(nèi)猛烈發(fā)作，能引發(fā)幻覺，甚至致人死亡；而鉛中毒則是鉛在人體內(nèi)緩慢積累引發(fā)的慢性過(guò)程，隨著血鉛含量逐漸升高，人體的腎臟、心血管系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)等都會(huì)受到傷害。對(duì)處于生長(zhǎng)發(fā)育期的兒童，鉛中毒甚至?xí)?/span>影響成年后的智力水平。
漫畫家繪制的四乙鉛中毒的工人（圖片來(lái)源：New York Journal, October 31, 1924, page2）
然而在19世紀(jì)早期，盡管人們對(duì)于鉛的危險(xiǎn)略有認(rèn)知，但并沒(méi)有明確證據(jù)表明四乙鉛或含鉛汽油會(huì)威脅人體健康。這給了石油公司鉆空子的機(jī)會(huì)，他們甚至刻意避開了聽起來(lái)很危險(xiǎn)的“鉛”，將含鉛汽油命名為“乙基”（Ethyl）汽油。
諷刺的是，1924年10月30日，米奇利為了證明含鉛汽油的安全性，在一場(chǎng)新聞發(fā)布會(huì)上將一瓶四乙鉛倒在手上，并放在鼻子下聞了1分鐘。他告訴記者：“我不會(huì)置自己于危險(xiǎn)境地。”但只有他自己知道這是謊言——他隨后因四乙鉛中毒，被迫請(qǐng)了幾周的病假。
后面的故事你或許也已經(jīng)讀到了，乙基公司專門聘請(qǐng)了一位科學(xué)家來(lái)為含鉛汽油提供“健康證明”。在此后的至少40年間，乙基公司堅(jiān)持“使用乙基汽油時(shí)的少量接觸并不會(huì)導(dǎo)致四乙鉛中毒，乙基汽油也不會(huì)導(dǎo)致更大范圍的鉛污染”。直到帕特森和許多其他的科學(xué)家，拿出了含鉛汽油危害的堅(jiān)實(shí)證據(jù)。
與此同時(shí)，米奇利已經(jīng)回到了實(shí)驗(yàn)室，繼續(xù)自己的發(fā)明工作。
1930年，他與凱特林合作，幫通用汽車的子公司北極（Frigidaire）解決另一個(gè)問(wèn)題——制冷劑的問(wèn)題。當(dāng)時(shí)大多數(shù)冰箱的制冷劑使用的都是二氧化硫和氨等有毒或易燃的化合物，一旦泄漏，就極易引發(fā)事故。北極公司想把他們的產(chǎn)品賣給更多人，就需要解決冰箱和空調(diào)的安全問(wèn)題。
這次，米奇利的速度更快。短短3天，他就找到了一種十分“安全”的替代品——二氯二氟甲烷（dichlorodifluoromethane）。凱特林描述它：“高度穩(wěn)定，不易燃，完全不會(huì)損害人或動(dòng)物的健康?！泵灼胬猛瑯拥姆椒ㄔ俅悟?yàn)證了它的“安全性”——倒在手上、放在鼻子下面聞。
好消息是，這次米奇利沒(méi)有再請(qǐng)病假。壞消息是，二氯二氟甲烷還有另一個(gè)名字——氟利昂。
目前，對(duì)于氟利昂的定義存在不同說(shuō)法。廣義來(lái)說(shuō)，氟利昂可以代指一大類含氟制冷劑，其中的氯氟烴類（CFC）物質(zhì)對(duì)臭氧層威脅最大，而米奇利發(fā)明的二氯二氟甲烷就屬于氯氟烴類（CFC-12）。
1930年4月，北極牌冰箱和空調(diào)正式開始使用這種新的制冷劑。隨后，它還出現(xiàn)在了驅(qū)蟲劑、滅火器等諸多領(lǐng)域中。到20世紀(jì)70年代，每年有多達(dá)100萬(wàn)噸CFC類物質(zhì)被釋放到空氣中。直到1974年，美國(guó)的兩位化學(xué)家才第一次發(fā)現(xiàn)，CFC可以在陽(yáng)光照射下與臭氧發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，讓臭氧層變得千瘡百孔。
如果沒(méi)有禁用CFC，臭氧濃度的變化，深藍(lán)色代表臭氧濃度降為0。（圖片來(lái)源：NASA）
1985年，英國(guó)科學(xué)家約瑟夫·法曼（Joseph Farman）和兩位同事在南極科考的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)了一項(xiàng)觸目驚心的事實(shí)：每年8~10月，南極上空都會(huì)出現(xiàn)一個(gè)巨大的“臭氧洞”，這里的臭氧濃度已經(jīng)從300個(gè)臭氧單位降低到了220個(gè)臭氧單位。更糟糕的是，臭氧層的空洞還在不斷擴(kuò)大。
如果失去了臭氧層的保護(hù)，來(lái)自太陽(yáng)的紫外線輻射會(huì)直接到達(dá)地球表面，導(dǎo)致人類的皮膚癌變。據(jù)世界衛(wèi)生組織估計(jì)，臭氧層每減少10%，就會(huì)導(dǎo)致新增30萬(wàn)例皮膚癌患者。
在米奇利死后，他的兩項(xiàng)最為“致命”的發(fā)明逐漸走下了神壇。
對(duì)含鉛汽油來(lái)說(shuō)，1996年1月1日，美國(guó)《清潔空氣法》禁止將含鉛汽油用于飛機(jī)、賽車、農(nóng)用設(shè)備和船用發(fā)動(dòng)機(jī)以外的交通工具。此時(shí)，有毒的含鉛尾氣已經(jīng)盡情排放了73年。隨后，全球其他國(guó)家陸續(xù)禁止了含鉛汽油的使用，大氣中的鉛含量大幅下降。
對(duì)“氟利昂”來(lái)說(shuō)，1989年《蒙特利爾議定書》生效，在全球范圍內(nèi)陸續(xù)禁止了CFC類化合物的生產(chǎn)和使用，臭氧層也終于進(jìn)入了漫長(zhǎng)的恢復(fù)期。根據(jù)世界氣象協(xié)會(huì)（World Meteorological Association）的估計(jì)，臭氧層在2060年將會(huì)完全恢復(fù)?！睹商乩麪枀f(xié)議書》也因此被稱為“有史以來(lái)最成功的國(guó)際環(huán)境協(xié)定”。
而對(duì)米奇利自己來(lái)說(shuō)，在他一生中獲得的一百多項(xiàng)專利里，最為致命的既不是含鉛汽油，也不是氟利昂，而是一套滑輪系統(tǒng)。
1940年，51歲的米奇利患上了小兒麻痹癥，他隨后設(shè)計(jì)了一套自動(dòng)滑輪系統(tǒng)，用來(lái)將自己從床上抬起來(lái)。1944年的一天，這套自動(dòng)裝置的繩索勒在了他的脖子上，導(dǎo)致了他的死亡。
美國(guó)環(huán)境歷史學(xué)家約翰·麥克尼爾（John McNeill）為米奇利寫了一副冰冷的墓志銘：米奇利“對(duì)大氣的影響比歷史上任何一個(gè)有機(jī)體都大”。
參考鏈接：
https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1179/oeh.2005.11.4.384
https://www.who.int/news-room/questions-and-answers/item/radiation-ultraviolet-(uv)-radiation-and-skin-cancer
https://en.wikipedia.org/wiki/Thomas_Midgley_Jr.
https://www.newscientist.com/article/mg23431290-800-inventor-hero-was-a-oneman-environmental-disaster/
https://www.mentalfloss.com/article/94569/clair-patterson-scientist-who-determined-age-earth-and-then-saved-it
https://csl.noaa.gov/assessments/ozone/2018/executivesummary/
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