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天下文化首頁 主題 造成臭氧層破洞的殺手:CFC的小故事
科學自然

發表日期

2018.01.12
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文章摘錄自

蘇老師掰化學
如果你認為,化學是最討人厭的臭科學;如果你在學校裡,化學怎麼也學不會;如果你崇尚自然,摒棄一切化學物...
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造成臭氧層破洞的殺手:CFC的小故事



圖/翻攝Youtube NASA Goddard

珀金獎章(Perkin Medal)是美國化學界最高榮譽的獎項之一,每年的頒獎典禮都盛大舉辦,最後並請得獎人上台致詞。絕大多數的得獎人講的都是陳腔濫調,他們向所有認識的人一一致謝,回憶他們漫長的化學生涯。但是1937年的獎章得主密吉利(Thomas Midgleym, 1889-1944),卻給了一場與眾不同的演說。他上台講了沒幾句話,就吸了一口氟利昂(是一系列含氟跟氯的多鹵化烴氣體的商品名稱,其中最常用到的是二氯二氟甲烷),然後透過一根管子,吹滅燃燒中的蠟燭。這的確是讓人印象深刻的示範,說明該氣體無毒且不燃。但是他幹嘛在這個來賓都盛裝出席的學術場合,上演這一幕幾近魔術的把戲呢?這是要說服化學界人士,也稱作二氯二氟甲烷的氟利昂,是當冷煤的理想物質。

密吉利得獎的原因,是發現四乙基鉛(Pb(C2H5)4)在汽油中的防爆震性質,但是當時他最熱中的研究,是為冰箱尋找較佳的冷煤,取代老出問題的氨(NH3)二氧化硫(SO2)。他找到了氟利昂,但卻無法說服冰箱製造廠商,氟利昂的安全性沒有問題。他希望能利用這次眾所矚目的頒獎盛會進行公開示範,以獲得支持。

密吉利這招果然奏效。沒多久之後,新出廠的電冰箱跟冷氣機全都改用氟利昂,不再有廠商繼續用有毒的氨跟二氧化硫,而消費者也不再需要擔心,管線會遭腐蝕,使危險氣體外洩。電冰箱的銷售量直線上升,食物中毒的數量頻頻下降,情勢看起來似乎是一片大好!

可是誰也沒有想到,天居然就從此開始塌下來啦!也許不是真的塌了下來,但至少是破了個洞,讓陽光中有殺傷力的紫外線穿過。事實上,早在1970年代前夕,已經有人提出警告,指稱各種氯氟碳化物(CFC)並非如原以為的那樣「溫良」,它們從噴霧罐、冷凍設備及空調中逸出後,上升到大氣層的上層,在那兒展開破壞臭氧層的工作。而臭氧層能夠過濾掉陽光中過多的紫外線,保護我們不致受害。不久,以氟利昂為推進劑的噴霧罐遭禁,然後也有逐步計畫,把所有的CFC全部淘汰。昔日的英雄已變成人人喊打的惡棍。

密吉利沒有長命到親眼目睹,他的偉大發明造成的不幸結果。 如果他還健在的話,必定能以過人的智慧想出解決之道。這位著名的化學家後來不幸感染小兒麻痺症,癱瘓在床。他雖然手腳都不能動,腦筋卻仍舊敏捷靈活,還設計了一套滑輪系統,讓自己可以下床。不料有一天,他卻意外被繩子纏住,窒息身亡。

我認為那天科學界痛失一位英才,但是並不是每個人都跟我有同樣的看法。數年前,我不知是幸還是不幸,去看了由魁北克省的婦女聯盟贊助的教育話劇,劇中把密吉利描述成惡魔,由於一輩子汙染世界,終於得到報應。全劇充滿順口溜,諸如:「湯瑪士死了被埋葬,他才停止搞汙染!」這場諷刺劇的結尾是勸告台下觀眾, 千萬別讓自己變得像密吉利那樣「愚蠢」。看來負責這次演出的教育家,自己才需要再教育!

在1930年代的環境背景下,密吉利所做的貢獻是無與倫比的。 當時誰也不可能預料到50年後,剛開發出來的新科技CFC,會把臭氧層吹出一個大窟窿。當時人們要面對的主要問題,是因為缺乏冷凍設備造成的頻繁食物中毒,密吉利對冷凍這門學問所做的貢獻, 無疑拯救了無數人命。把他描繪成草菅人命的歹徒,只是顯示出策劃這齣戲的人,是多麼無知!

其實在CFC故事裡,的確有好些惡棍存在。如1987年世界各國在加拿大簽下「蒙特婁議定書」,明定管制CFC的生產與使用,造就了大規模走私氯氟碳化物為賺錢的新行業。這些物質會變得這麼搶手,是因為新的冷媒取代品是氫氟碳化物(HFC),原本使用CFC的電冰箱跟冷氣機,若要改用較不汙染環境的HFC,必須先經過大規模的改裝,而一部汽車冷氣的改裝費用,在300到800美元之譜,費用相當昂貴。

有問題的冷氣機常會導致氟利昂外洩,這時修補漏氣的地方,再補充氟利昂,要比起把冷氣機改裝成使用HFC便宜得太多。目前北美洲使用回收的或先前儲存的氟利昂仍算合法,只是不許製造新品。氟利昂的合法供應當然很快就捉襟見肘,於是有人鋌而走險, 尋求非法供應廠商。

非法的來源並不難找,因為蒙特婁議定書上同意,讓某些非工業化國家在2010年之前,仍然可以製造氟利昂。你只要上網查詢, 就可以找到好些中國公司,願意把氟利昂直接送到府上,並且還附有偽造的「經過回收」證明文件。墨西哥也是仍然可以合法製造氟利昂的國家,那兒氟利昂的售價差不多只要兩塊美元一磅,而在美國的價錢則十倍於此,使得從墨西哥走私氟利昂進入美國的生意非常有賺頭。難怪,氟利昂目前是僅次於古柯鹼的美國第二大宗非法進口物資。

事實上,大部分的氟利昂走私生意,都是由俄國黑手黨所操控。雖然作為一個工業化國家,俄國早在1996年之前,就應該把 CFC的製造淘汰出局,但是直到今天,俄國境內仍然至少有7家工廠不理會國際法律,繼續製造氟利昂。俄國製造的噴霧罐,仍舊使用氟利昂為推進劑。另外也沒有具體跡象顯示,俄國有意順應潮流,推動新冷煤產品。這些日子以來,比起每下愈況的臭氧層,俄國還有其他更麻煩的問題要煩心。

俄國黑手黨看出把氟利昂轉手到西方的經濟潛力,他們每年把大約3萬噸的氟利昂,偷運到西歐跟北美。有時他們把容器外觀標示為合法的降溫劑,有時他們把CFC的鋼瓶藏在應該裝合法氣體的大鋼瓶中。查緝走私品向來不是簡單的工作,通常檢查人員只是測試容器的壓力,如果鋼瓶中裝填的是氟利昂,那麼顯示出的壓力會跟任何合法冷媒的壓力,稍有不同。但是許多走私者對化學也很在行,他們想出妙招,加入不會起化學變化的氮氣到氟利昂裡增高壓力,到達跟某種合法物質的壓力相同。

為了要勝過俄國黑手黨,美國海關檢查員添加新穎設備,只要接到鋼瓶的開關閥門上,就可測出該氣體的紅外線特殊吸收波長,從而辨認出鋼瓶中的氣體。

世界銀行(The World Bank)也呼籲西方國家共同遏止這項走私,並以幫助修補天空中臭氧洞為由,請各國慷慨解囊,集資4千萬到5千萬美元,幫助俄國的氟利昂工廠改換跑道、製造合法產品。但是截至目前為止,總共只籌到1千3百萬美元,俄國黑手黨大概鬆了一口氣。這麼多西方國家,居然連區區數千萬美元都湊不出 來,實在是件怪事。也許實際原因是一些政客瞭解,臭氧洞比子彈孔要容易對付吧!

(本文摘自《蘇老師掰化學》

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