书城自然不可不知的万物简史
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第23章 把铅撵出去(1)

20世纪40年代末,芝加哥大学一位名叫克莱尔·彼得森(尽管姓彼得森,他原先是艾奥瓦州的一个农家孩子)的研究生在用一种新的铅同位素测量法,对地球的确切年龄作最后的测定。不幸的是,他的岩石样品全部给污染了——而且通常还污染得很厉害。大多数样品里的铅含量超过正常浓度的大约200倍。许多年以后,彼得森才明白,问题出在俄亥俄州一个名叫小托马斯·米奇利的人身上。

米奇利是一名受过训练的工程师,要是他一直当工程师,世界本来会太平一些。但是,他对化学的工业用途发生了兴趣。1921年,他在位于俄亥俄州代顿的通用汽车研究公司工作期间,对一种名叫四乙铅的化合物作了研究,发现它能大大减少震动现象,即所谓的发动机爆震。

到20世纪初,大家都知道铅很危险,但它仍然以各种形式存在于消费品之中。罐头食品以焊铅来封口;水常常储存在铅皮罐里;砷酸铅用做杀虫剂喷洒在水果上。铅甚至还是牙膏管子的组成材料。几乎每一件产品都会给消费者的身体里增加一点儿铅。然而,人接触机会最多、接触时间最长的,还是添加在汽油里的铅。

铅是一种神经毒素。体内铅的含量过高,就会无可挽回地损害大脑和中枢神经系统。与铅过分接触会引起很多病症,其中有丧失视力、失眠、肾功能衰竭、失聪、癌症、瘫痪和抽搐。急性发作的时候,人可以突然产生恐怖的幻觉,令患者和旁人措手不及。一般来说,这种症状接着会导致昏迷或死亡。谁也不愿意让自己的身体摄入过量的铅。

另一方面,铅很容易提炼和开采,大规模生产极其有利可图——四乙铅确实可以防止发动机爆震。所以,在1923年,美国三家最大的公司——通用汽车公司、杜邦公司和新泽西美孚石油公司——成立了一家合资企业,名叫四乙铅汽油公司(后来又简称为四乙公司),世界愿买多少四乙铅,它就生产多少四乙铅。结果证明,世界的需要量很大。他们把这种添加剂称做“四乙”,是因为“四乙”听上去比较悦耳,不像“铅”那样含有毒物的意味。1923年2月1日,他们把这个名字(以比大多数人知道的更多方式)推向市场,让公众接受。

第一线的工人几乎马上出现走路不稳、官能混乱等症状,这是中毒不久后的标志。四乙公司也几乎马上执行一条行若无事、坚决否认的方针,而且在几十年里行之有效。正如沙伦·伯奇·麦格雷恩在她的工业化学史《实验室里的普罗米修斯》一书中指出的,要是哪家工厂的雇员得了不可治愈的幻觉症,发言人便会厚颜无耻地告诉记者:“这些人之所以精神失常,很可能是因为工作太辛苦。”在生产含铅汽油的初期,至少有15名工人死亡,数不清的人得病,常常是大病。确切的数字无法知道,因为公司几乎总是能掩盖过去,从不透露令人难堪的泄漏、溢出和中毒等消息。然而,有的时候,压制消息已经不可能——尤其值得注意的是在1924年,在几天时间里,光在一个通风不良的场所就有5名生产工人死亡,35名工人终身残疾。

随着有关新产品很危险的谣言四起,为了打消人们的担心,四乙铅汽油的发明者托马斯·米奇利决定当着记者的面作一次现场表演。他一面大谈公司如何确保安全,一面往自己的手上泼含铅汽油,还把一烧杯这类汽油放在鼻子跟前达60秒之久,不停声称他每天可以这么干而不受任何伤害。其实,米奇利心里对铅中毒的危险很清楚:他几个月之前还因接触太多而害了一场大病,现在除了在记者面前以外决不接近那玩意儿,只要可能的话。

加铅汽油获得成功,米奇利深受鼓舞,现在又把注意力转向那个时代的另一个技术问题。20世纪20年代,冰箱使用有毒而危险的气体,时常泄漏,风险很大。1929年,俄亥俄州克利夫兰有家医院发生冰箱泄漏事故,造成100多人死亡。米奇利着手发明一种很稳定、不易燃、不腐蚀、吸入很安全的气体。凭着办事几乎从不后悔的本能,他发明了含氯氟烃。

很少有哪个工业产品如此快速而又不幸地被大家接受。20世纪30年代初,含氯氟烃投入生产,结果派上了一千种用场,从汽车空调器到除臭喷雾剂什么都离不开它。半个世纪以后人们才发现,这玩意儿正吞噬着平流层里的臭氧。你将会明白,这不是一件好事情。

臭氧是氧的一种形式,每个分子含有三个而不是通常的两个原子。它的化学特性有点儿古怪:它在地面上是一种有害物质,在高高的平流层却是一种有益物质,因为它吸收危险的紫外辐射。然而,有益的臭氧的量并不很大。即使均匀地分布在平流层里,它也只能形成大约两毫米厚的一层。这就是它很容易受扰动的原因。

含氯氟烃的量也不大——只占整个大气的大约十亿分之一——但是,这种气体的破坏力很强。1千克含氯氟烃能在大气里捕捉和消灭7万千克臭氧。含氯氟烃悬浮的时间还很长——平均一个世纪左右——不停地造成破坏。它吸收大量热量。一个含氯氟烃分子增加温室效应的本事,要比一个二氧化碳分子强1万倍左右——当然,二氧化碳本身也是加剧温室效应的能手。总之,最后可能证明,含氯氟烃差不多是20世纪最糟糕的发明。

这一点米奇利永远不会知道。在人们意识到含氯氟烃的破坏力之前,他早已不在人世。他的死亡本身也是极不寻常的。米奇利患脊髓灰质炎变成跛子以后,发明了一个机械装置,利用一系列机动滑轮自动帮他在床上抬身或翻身。1944年,当这台机器启动的时候,他被缠在绳索里窒息而死。

要是你对确定事物的年龄感兴趣,20世纪40年代的芝加哥大学是个该去的地方。威拉德·利比快要发明放射性碳年代测定法,使科学家们能测出骨头和别的有机残骸的精确年代,这在过去是办不到的。到这个时候,可靠的年代最远只达埃及的第一王朝——公元前3000年左右。例如,谁也没有把握说出,最后一批冰盖是在什么时候退缩的,法国的克罗马农人是在过去什么时候装饰拉斯科山洞的。

利比的方法用途很广,他因此获得了1960年的诺贝尔奖。这种方法基于一种认识:生物内部都有一种碳的同位素——名叫碳-14,生物一死,该同位素马上以可以测定的速度开始衰变。碳-14大约有5600年的半衰期——即任何样品消失一半所需的时间——因此,通过确定某种特定的碳样的衰变程度,利比就可以有效地锁定一个物体的年代——虽然是在一定限度以内。经过八个半衰期以后,原先的放射性碳只剩下0.39%。这个量太小,无法进行可靠的测算,因此碳-14年代测定法只适用于年代不超过4万年左右的物体。

有意思的是,随着这项技术的广泛使用,有些疵点也日渐显露出来。首先,人们发现,利比公式里有个名叫衰变常数的基本成分存在3%的误差。而到了这个时候,全世界已经进行了数千次计算。科学家们没有修正每个计算结果,而是决定保留这个不准确的常数。“这样,”提姆·弗兰纳里说,“你只要把今天见到的每一个以放射性碳年代测定法测定的年代减去大约3%。”问题没有完全解决。人们又很快发现,碳-14的样品很容易被别处的碳污染——比如,一小点儿连同样品一起被采集来的而又没有被注意到的植物。对于年代不大久远的样品来说——年代小于大约2万年的样品——稍有污染并不总是关系很大,而对于年代比较久远的样品来说,这有可能是个严重的问题,因为统计中的剩余原子数实在太少了。借用弗兰纲纳里的话来说,在第一种情况下,就像是1000美元里少数1美元;而在第二种情况下,就像是仅有的2美元里少数了1美元。

而且,利比的方法是以如下假设为基础的,即大气里碳-14的含量以及生物吸收这种物质的速度,在整个历史进程中是始终不变的。事实并非如此。我们现在知道,大气里碳-14的数量变化不定,取决于地球的磁场能否有效地改变宇宙射线的方向;在漫长的时间里,变化的幅度可能很大。这意味着,有些以碳-14年代测定法测定的年代要比别的这类年代更无把握。在比较缺少把握的年代当中,有人类首次抵达美洲前后这一段时期的年代。这就是为什么那个问题老是争论不休的原因之一。

最后,也许有点儿出人意料的是,计算结果可能由于表面看来毫不相干的外因——比如动物的饮食结构——而完全失去意义。最近有个案例引起了广泛激烈的争论,即梅毒究竟起源于新大陆还是旧大陆。赫尔的考古学家们发现,修道院坟地里的修道士患有梅毒。最初的结论是,修道士在哥伦布航行之前就已经患上了梅毒。但是,该结论受到了质疑,因为科学家们发现,他们吃了大量的鱼,这会使他们骨头的年代看上去比实际的要古老。修道士可能患有梅毒,但究竟是怎么患上的,什么时候患上的,问题似乎容易解决,却依然没有解决。

由于碳-14年代测定法的缺点加起来还真不少,科学家们发明了别的办法来测定古代物质的年代,其中有发热光测定法和电子自旋共振测定法。前者用来测定存留在泥土里的电子数;后者以电磁波轰击一件样品来测定电子的振动。但是,即使用最好的方法,你也无法测定20万年以上的东西的年代,也根本无法测定岩石那样的无机物质的年代。然而,若要确定我们这颗行星的年龄,这当然是必不可少的。

测定岩石年代的问题在于,世界上几乎人人都一度不抱希望。要不是出了一位决心很大的、名叫阿瑟·霍姆斯的英国教授,这项探索很可能会完全停顿下来。