銹蝕是人類最可怕的敵人,被視為“終極毀滅者”。它擊落飛機(jī),折斷橋梁,撞毀汽車,沉沒(méi)艦船,毀壞房屋,奪去無(wú)數(shù)人的生命和財(cái)產(chǎn)。美國(guó)每年為銹蝕付出4 000億美元的代價(jià),遠(yuǎn)超其他自然災(zāi)害的總和。
在本書(shū)中,喬納森·瓦爾德曼踏遍美國(guó)南北,在食品加工、油氣管道、鋼鐵制造、交通運(yùn)輸?shù)戎T多領(lǐng)域,對(duì)銹蝕進(jìn)行了持續(xù)數(shù)年的密切追蹤。他曾跟隨攝影家偷偷溜進(jìn)廢棄的煉鋼廠,觀察鋼鐵的慢性死亡;他曾臥底全球最大的罐商,調(diào)查銹蝕對(duì)易拉罐和人類健康的影響;他也曾穿越北極,探尋銹蝕對(duì)跨阿拉斯加輸油管道的危害;他還曾會(huì)見(jiàn)五角大樓最高防銹長(zhǎng)官,后者憂心忡忡地指出:美國(guó)海軍的最大克星不是哪個(gè)國(guó)家,而是銹蝕!
在這趟險(xiǎn)象環(huán)生的調(diào)查中,瓦爾德曼見(jiàn)證了銹蝕的誕生、蔓延、危害與人類抗擊銹蝕的種種艱難。他以新奇有趣的筆觸,為我們揭開(kāi)了現(xiàn)代世界隱秘的一面:銹蝕的影響無(wú)處不在,從我們的流通貨幣,到我們喝的自來(lái)水,甚至決定著我們留給地球的遺產(chǎn)。通過(guò)本書(shū),我們得以從一個(gè)獨(dú)特的角度,去審視和思考人類在發(fā)展歷程中,應(yīng)如何與大自然和諧共處。
[美]喬納森·瓦爾德曼(Jonathan Waldman)
喬納森·瓦爾德曼(Jonathan Waldman)是著名的暢銷書(shū)作家與環(huán)境調(diào)查記者。生于華盛頓特區(qū),相繼就讀于達(dá)特茅斯學(xué)院與波士頓大學(xué)。畢業(yè)后致力于研究環(huán)境科學(xué),現(xiàn)為科羅拉多大學(xué)環(huán)境新聞學(xué)中心斯克里普斯研究員。
瓦爾德曼曾長(zhǎng)期為《紐約時(shí)報(bào)》《華盛頓郵報(bào)》《戶外》以及《麥克斯威尼》等報(bào)紙雜志供稿,也曾在網(wǎng)絡(luò)、廣播、電視節(jié)目制作上花費(fèi)過(guò)大量精力。《銹蝕》是他的第一本著作,出版后因其角度新穎、反映問(wèn)題深刻在美國(guó)引發(fā)巨大反響,獲得多個(gè)重要獎(jiǎng)項(xiàng)。
孫亞飛
孫亞飛,北京大學(xué)化學(xué)院畢業(yè),后于清華大學(xué)攻讀博士學(xué)位,現(xiàn)從事生物質(zhì)新能源相關(guān)課題研究。2012年加入科學(xué)松鼠會(huì),活躍于果殼、知乎等媒體平臺(tái),撰寫(xiě)科普作品20萬(wàn)余字,內(nèi)容涉及化學(xué)、食品安全、環(huán)境危機(jī)等話題,其中長(zhǎng)篇作品《塑料的世界》系列獲眾多媒體轉(zhuǎn)載,化學(xué)史題材作品《你好門(mén)捷列夫》也深受讀者歡迎,并已出版譯作《詩(shī)意的原子》。
前言“銹”透了的帆船
序言毀滅美國(guó)的惡魔
它掘開(kāi)了墳?zāi)?p/>
“我們就像豬屁股上的某種瘤”
滅絕銹蝕?消滅所有金屬吧
第1章自由女神除銹戰(zhàn)
攀爬丑聞
“女神”成了一枚大電池
重生的代價(jià)“不該是她的貞操”
第2章鐵的終結(jié)者
氧氣,也有成為“萬(wàn)惡之首”的一天
拿什么拯救你,我的鐵?
第3章布里爾利與他的不銹鋼夢(mèng)想
從“地窯少年”到化學(xué)家門(mén)徒
成為一流煉鋼師
煉鋼工藝小史
“不會(huì)生銹的鋼”
發(fā)明者之爭(zhēng)
道成肉身,夢(mèng)想成真
第4章當(dāng)銹蝕入侵易拉罐
飲料都是電池酸液
內(nèi)涂膜——易拉罐的防銹救星?
波爾發(fā)家史
臥底易拉罐生產(chǎn)線
內(nèi)涂膜的BPA或?qū)⒅掳?p/>
大罐商的潛規(guī)則表演
第5章一座煉鋼廠的慢性死亡
生銹禁地大冒險(xiǎn)
鍋爐上的“彩虹”
伯利恒的挽歌
第6章防銹大使
美國(guó)公敵
軍隊(duì)銹蝕年損耗達(dá)210億美元
抗銹戰(zhàn)爭(zhēng)打響了
防銹護(hù)衛(wèi)隊(duì)與他們的終極目標(biāo)
銹蝕專家孵化器
第7章天堂之路鋅鋪就
鍍鋅黨和涂料黨的較量
守護(hù)鋼鐵的金屬
第8章一萬(wàn)個(gè)長(zhǎng)胡子的男人
腐蝕工程師肖像畫(huà)
低學(xué)歷、高收入的金飯碗行業(yè)
第9章管道豬歷險(xiǎn)記
給輸油管道把脈
頭號(hào)敵人——銹蝕
神奇的漏磁檢測(cè)豬
合格的“智慧豬”專員
管道變成大冰棒
珍貴的數(shù)據(jù)
第10章在蛇油與勞力士之間
銹蝕生意人
南北各異的除銹方式
除銹產(chǎn)品欺詐案
第11章未來(lái)
承認(rèn)吧,不朽物品并不存在
熱塑性材料或?qū)⑷〈撹F行業(yè)?
總統(tǒng),請(qǐng)大聲地說(shuō)出“銹蝕”!
后記
序言 毀滅美國(guó)的惡魔
銹蝕已經(jīng)撂倒了很多座橋梁,殺死了許多人。在核電站,銹蝕至少奪去了幾十條生命,幾乎造成核反應(yīng)堆熔化,還威脅到存儲(chǔ)著的核廢料。冷戰(zhàn)期間,它把最有威力的核彈頭變成了啞彈。它切斷了美國(guó)最長(zhǎng)的輸油管道,導(dǎo)致美國(guó)不得不與歐佩克組織(OPEC)展開(kāi)多次談判。它使軍用戰(zhàn)機(jī)與艦船不能良好地服役,導(dǎo)致一架F-16戰(zhàn)斗機(jī)及一架休伊直升機(jī)墜毀,還撕開(kāi)了一架飛行中的商用飛機(jī)機(jī)身。20世紀(jì)70年代,隨著銅價(jià)飆升,電氣工程師們開(kāi)始傾向于選擇鋁制電線,于是銹蝕又被牽涉到房屋火災(zāi)中來(lái)。
近來(lái),在一場(chǎng)“傷寒瑪麗”[1]式的腐蝕蔓延案例中,含有硫化鍶的中國(guó)石膏導(dǎo)致弗吉尼亞州一些家用爐子不出兩年便完全銹壞。在十英寸直徑的巨型鐵槍攻克薩姆特堡[2]后的150年,銹蝕開(kāi)始了它的報(bào)復(fù)行動(dòng)。聯(lián)盟部隊(duì)已經(jīng)開(kāi)始用上航海級(jí)環(huán)氧樹(shù)脂及濕度傳感器。在銹蝕成為切斷動(dòng)力的幫兇并徹底迫停商船之前,它早已迫使這些商船減速。數(shù)以百計(jì)的檢修孔因它而爆裂,洗衣機(jī)也未能幸免,還有些熱水器因?yàn)樗鼪_破屋頂。它堵塞了消防水槍的噴頭——這是氧化引起的雙重災(zāi)害[3]。它破壞了油箱,接著又把魔爪伸向發(fā)動(dòng)機(jī)。它卡住武器,撕毀消音器,破壞高速公路護(hù)欄,并像癌癥一樣在混凝土中傳遞。
它掘開(kāi)了人類的墓穴。
它掘開(kāi)了墳?zāi)?p/>
蘇森灣位于舊金山東北二十五英里,美國(guó)最大的銹蝕“麻煩”之一就在這里。眾多拴在錨上起起伏伏的商船,其生銹的嚴(yán)重程度讓“朔望號(hào)”相形見(jiàn)絀。實(shí)際上,這里是隸屬于美國(guó)運(yùn)輸部的國(guó)防預(yù)備艦隊(duì)基地,而運(yùn)輸部幾乎扮演著上帝的角色,試圖同時(shí)解決人與機(jī)器的需求。很多人進(jìn)行著日常檢查,早些時(shí)候因?yàn)榉刹唤∪?,這些老舊的商船會(huì)被拖到外海鑿沉。如今,這些船已經(jīng)被腐蝕得太厲害了,很難再被拖出去重新上漆,也不值得拖到得克薩斯州去拆解。沒(méi)有其他更好選擇,得州還將是它們的終點(diǎn)?;谥T多混亂的因素考慮,2006年,美國(guó)海岸警衛(wèi)隊(duì)堅(jiān)持要求在船體被轉(zhuǎn)移之前先清除那些具有侵略性的貝類,而加利福尼亞水質(zhì)控制委員會(huì)則要求不能在所謂的清理期間污染海灣,并警告海事管理局,如果不如期拿出計(jì)劃表,將會(huì)面臨每天2.5萬(wàn)美元的罰款。環(huán)保組織提起訴訟要求進(jìn)行研究,于是十位生物學(xué)家、生態(tài)學(xué)家、毒理學(xué)家、統(tǒng)計(jì)學(xué)家、建模人員以及測(cè)繪專家采集了蛤蜊與貝類,以及數(shù)百樣沉積物的樣品帶回去研究;與此同時(shí),船舶卻繼續(xù)生銹,最終導(dǎo)致一個(gè)不幸的結(jié)果:它們污染了整個(gè)海灣——至少有二十一噸的鉛、鋅、鋇、銅以及其他一些有毒金屬?gòu)拇w脫落,掉進(jìn)海里。如何解決這支預(yù)備艦隊(duì)的問(wèn)題已變得頗為棘手,即便是對(duì)加利福尼亞任何環(huán)境問(wèn)題都不忘發(fā)表點(diǎn)建設(shè)性看法的參議員黛安娜·范斯坦(Dianne Feinstein),也對(duì)此束手無(wú)策。
在東海岸,二十四名美國(guó)海軍研究實(shí)驗(yàn)室的雇員們正全副武裝,在基韋斯特海軍航空站的棕櫚樹(shù)下夜以繼日地進(jìn)行著防腐蝕涂料研究。1883年,在這里成為航空站的很久以前,海軍顧問(wèn)委員會(huì)就已經(jīng)測(cè)試了防腐蝕混合制劑,因?yàn)殇P蝕問(wèn)題一直困擾著海軍部隊(duì)。如今的防腐蝕涂料或具有自愈性,或可在水下使用,或能在接觸銹點(diǎn)時(shí)變色——但不管如何進(jìn)步,銹蝕問(wèn)題仍然困擾著海軍。實(shí)際上,銹蝕是這支地球上最強(qiáng)海軍的頭號(hào)威脅。通過(guò)很多測(cè)試,并根據(jù)眾多海軍上將的描述(聽(tīng)起來(lái)他們似乎就是運(yùn)輸部的官員),地球上最強(qiáng)的海軍正在輸?shù)暨@場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)。有一次,該部門(mén)的年度維護(hù)會(huì)議討論的議題就是“大規(guī)模銹蝕”;而佛羅里達(dá)實(shí)驗(yàn)室的格言則是:我們信仰銹蝕。
與船舶一樣,汽車領(lǐng)域里也充滿各種抱怨聲音。有人這么吐槽福特汽車:“在一個(gè)安靜的夜晚,你可以聽(tīng)到福特生銹的聲音?!痹诙砗ザ碇?,汽車通常每年因生銹減輕十磅,也就是說(shuō)每天晚上你的耳朵都可以欣賞到半盎司的金屬發(fā)出的奏鳴曲,其實(shí)不只是福特有這些現(xiàn)象,問(wèn)題也延伸到了“鐵銹地帶”之外。自1972年起,因燃油泵生銹的問(wèn)題,美國(guó)國(guó)家公路交通安全管理局(NHTSA)已經(jīng)召回了七十五萬(wàn)輛Scirocco、Dasher、Rabbit及Jetta等車型,還有幾乎同樣數(shù)量的汽車因剎車線生銹而被召回。在NHTSA的堅(jiān)持下,馬自達(dá)召回了超過(guò)百萬(wàn)輛空轉(zhuǎn)臂生銹的汽車;而本田也召回了近百萬(wàn)輛車,原因是車架生銹。因前懸掛生銹,克萊斯勒召回了約五十萬(wàn)輛汽車;斯巴魯召回的數(shù)量也差不多,只是生銹的位置變成了后懸掛。再說(shuō)回福特,因發(fā)動(dòng)機(jī)罩鎖扣生銹問(wèn)題召回了近百萬(wàn)輛探險(xiǎn)者(Explorer),又因彈簧易生銹召回了近百萬(wàn)輛水星(Mercury)和金牛座(Tauruse);還因?yàn)檠埠娇刂崎_(kāi)關(guān)生銹容易引發(fā)已停車輛起火的問(wèn)題,近四百萬(wàn)輛SUV和皮卡被召回,被視為史上第五大規(guī)模的汽車召回事件的重要組成部分。無(wú)論白天或黑夜,你都會(huì)聽(tīng)到金屬生銹的聲音。銹蝕正在侵襲著門(mén)側(cè)踏腳板、車門(mén)鉸鏈、門(mén)鎖、底盤(pán)、車架、燃油管、安全氣囊傳感器、剎車、軸承、球窩接頭、變速線、發(fā)動(dòng)機(jī)電腦以及液壓軟管,從而引起轉(zhuǎn)向系統(tǒng)損耗、車輪損耗、變速系統(tǒng)損耗、油箱損耗、剎車失靈、安全氣囊失效、雨刮器損壞、車軸斷裂、發(fā)動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn),以及高速狀態(tài)下發(fā)動(dòng)機(jī)罩被掀開(kāi)等問(wèn)題。德羅寧(DeLorean)采用不銹鋼打造車身,老式的路虎則采用鍍鋅底盤(pán),一些1965年版的勞斯萊斯也在車底鍍鋅……盡管汽車企業(yè)們各顯神通,但能逃過(guò)銹蝕魔爪的依舊寥寥無(wú)幾?,F(xiàn)代、日產(chǎn)、吉普、豐田、通用汽車、五十鈴、鈴木、梅賽德斯、菲亞特、標(biāo)致、雷克薩斯以及凱迪拉克都因?yàn)殇P蝕的問(wèn)題召回過(guò)汽車。風(fēng)馳通輪胎公司也多次為銹蝕買單,他們召回了數(shù)百萬(wàn)條鋼絲生銹的子午胎。消費(fèi)者權(quán)益組織“公共市民”(Public Citizen)的主席瓊·克萊布魯克(Joan Claybrook)有過(guò)這樣的評(píng)價(jià):“他們?yōu)榱苏倩囟鴦?chuàng)造的名目比卡特制藥廠的肝藥丸還要多?!辈贿^(guò),NHTSA并沒(méi)有為銹蝕羅列什么名目,每次召回的理由都是生銹。美國(guó)腐蝕研究領(lǐng)域的教父、冶金工程師馬爾斯·方塔納(Mars Fontana)曾調(diào)侃說(shuō),除了他已經(jīng)定義的八種腐蝕形式以外,還應(yīng)該再加一種——汽車腐蝕。
在被美國(guó)運(yùn)輸部稱作“鹽帶州”的二十一個(gè)州——美國(guó)本土的右上象限,密蘇里州堪薩斯城東北方向的所有區(qū)域——都很難從這場(chǎng)災(zāi)難中逃脫。在戰(zhàn)后的郊區(qū),州運(yùn)輸部門(mén)就像癮君子依賴毒品一樣依賴融雪鹽(氯化鈉或氯化鈣)。1970年之前,高速公路上的融雪鹽使用量每五年翻一番。全美每年使用的融雪鹽大約達(dá)到一千萬(wàn)噸,自那以后,用量的波動(dòng)較為平緩。很不幸的是,融雪鹽中的氯與氧氣一樣活潑,而且持久性更強(qiáng)。1990年,全美花費(fèi)在融雪鹽上的總支出達(dá)到五億美元;羅伯特·巴伯以安(Robert Baboian)加入交通研究署研究這一案例,他是個(gè)直言不諱的腐蝕工程師,而且在公共與私人咨詢方面相當(dāng)有經(jīng)驗(yàn)。他寫(xiě)道:“現(xiàn)在削減經(jīng)費(fèi)已經(jīng)沒(méi)什么用了,因?yàn)槿谘}已經(jīng)開(kāi)始與橋梁中的鋼發(fā)生反應(yīng),氯離子鉆入其中,就像數(shù)以萬(wàn)億計(jì)的抽搐那樣。”噴灑融雪鹽雖然能讓你的子午胎在下雪天正常滾動(dòng),卻也會(huì)對(duì)美國(guó)的橋梁造成非常糟糕的影響。2001年對(duì)全美腐蝕成本的研究發(fā)現(xiàn),這些橋梁的維護(hù)費(fèi)用是運(yùn)輸部經(jīng)費(fèi)中的大頭,相比之下,融雪鹽的這點(diǎn)成本就顯得像芝麻點(diǎn)大了。
得益于更好的設(shè)計(jì)(減少可能附著泥土及水分的面積)、鍍鋅組件、更優(yōu)異的底漆與面漆以及鹽霧箱(供測(cè)試汽車用的大型蒸汽爐)測(cè)試等,在世紀(jì)之交時(shí),汽車制造商們總算在銹蝕問(wèn)題上取得了或多或少的進(jìn)步。但橋梁方面卻沒(méi)跟上,不過(guò)也很少有機(jī)構(gòu)在這件事上挑運(yùn)輸部的毛病,畢竟運(yùn)輸部的能力再大也有限。他們指出,一輛新車你買得起,一架新飛機(jī)就不那么容易了。對(duì)于機(jī)場(chǎng)跑道,聯(lián)邦航空管理局禁止使用一般的含氯融雪鹽,而代之以諸如醋酸鹽、甲酸鹽和尿素之類的除冰劑,最為常用的則是醋酸鈣鎂。相比于一般的融雪鹽,醋酸鈣鎂對(duì)鋼和鋁的腐蝕性分別只有1/5和1/10,但成本達(dá)到了十二倍;對(duì)飛機(jī)進(jìn)行除冰,機(jī)場(chǎng)方面則依靠乙二醇。如果你真的想讓車子的壽命更長(zhǎng)些,那就專門(mén)去機(jī)場(chǎng)跑道上開(kāi)吧。
在聯(lián)邦航空管理局管轄的范圍以外,銹蝕帶來(lái)的麻煩隨處可見(jiàn)。石油鉆柱設(shè)計(jì)人員會(huì)在海上鉆井平臺(tái)的底部額外增加一英寸的鋼鐵作為“腐蝕裕量”。有些工程師會(huì)在安裝衛(wèi)生間設(shè)施時(shí)預(yù)防“尿液飛濺”,而橋梁設(shè)計(jì)工程師們則要考慮具有腐蝕性的鴿子排泄物。為了保證可樂(lè)罐在你買到之前不會(huì)生銹,很多工程師付出了巨大的努力。依靠腐蝕測(cè)試技術(shù)(由巴伯以安研制),美國(guó)造幣廠設(shè)計(jì)出新的一美元以及各種面額的分值硬幣;事實(shí)上,美國(guó)政府也不想損失貨幣。芝加哥的云門(mén)是一座豆子造型的雕塑,六十英尺高,上百噸重,采用一種低硫不銹鋼構(gòu)建;即使面對(duì)芝加哥神一樣的其他部門(mén)撒下的融雪鹽,它也可以抵御一千年。發(fā)動(dòng)機(jī)油、汽油以及冷卻液中也都含有腐蝕抑制劑,濃度從百萬(wàn)分之幾到千分之幾不等。汽油中的抑制劑不僅能夠保護(hù)你的汽車油箱,也能為加油站的地下儲(chǔ)油罐和汽油輸送管道提供保護(hù)。為了保護(hù)水管,自來(lái)水中也添加了腐蝕抑制劑。我住在科羅拉多州大陸分水嶺以東二十五英里處的小鎮(zhèn),這里的自來(lái)水添加了生石灰(氧化鈣),而其他一些城市則使用氫氧化鈉或磷酸鹽。鎮(zhèn)上的工程師們從一個(gè)五萬(wàn)磅的儲(chǔ)罐里取出這些物質(zhì),像篩面粉一樣加入水中,讓其與水中的酸性物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)。最清澈、最安全、最干凈的水是呈弱酸性的,因此也具有腐蝕性。他們持續(xù)加入生石灰,直到這些水變成弱堿性。水從落基山脈流下,匯入密西西比河,又經(jīng)過(guò)沿途更多城市的類似處理,最終充滿了鈣元素和鎂元素,變成了大家所說(shuō)的硬水。倒不是公共設(shè)施部門(mén)非要讓這些水變硬,他們只是想通過(guò)加入陽(yáng)離子,降低水的腐蝕性以保護(hù)水管。政府對(duì)水管的態(tài)度就如同運(yùn)輸部對(duì)飛機(jī)的態(tài)度一樣:值得付出代價(jià),令其使用壽命盡可能長(zhǎng)。至于那些被礦物質(zhì)諸住的蓮蓬頭與水龍頭,反正和福特汽車一樣,可以維修或更換。
只有少數(shù)《財(cái)富》500強(qiáng)的企業(yè)(大多來(lái)自金融、保險(xiǎn)或銀行業(yè)),可以獲得銹蝕危害的豁免權(quán)。當(dāng)然,銹蝕問(wèn)題也是他們?cè)诳紤]將服務(wù)器存放在何處時(shí)最重要的因素。為了抑制服務(wù)器機(jī)房的銹蝕,企業(yè)采用除濕器和空氣濾芯去除臭氧、氟化氫、硫化氫、氯氣、二氧化硫和氨氣,以達(dá)到痕量級(jí)(比十億分之幾還要低)。西蘭公國(guó)(北海地區(qū)的一個(gè)微型平臺(tái))的服務(wù)器機(jī)房充滿氮?dú)猓魏稳讼胍M(jìn)入時(shí)都需要穿上潛水裝備。這樣缺氧的環(huán)境提供了一種絕對(duì)保護(hù),足可抵御銹蝕。
銹蝕是如此普遍,就連《圣經(jīng)》中提到它也頗為悲觀?!恶R太福音》第六章第十九節(jié)如此寫(xiě)道:“不要為自己積攢財(cái)寶在地上,地上有蟲(chóng)子咬,能銹壞,也有賊挖窟窿來(lái)偷?!比绻h(huán)境不適合儲(chǔ)存,他人也來(lái)?yè)v亂,那你為什么還要努力?有一句意第緒語(yǔ)[1]的諺語(yǔ)也表達(dá)了相同的必然性:“麻煩之于人,如銹之于鐵。”銹蝕就是這樣一個(gè)重要問(wèn)題,以至于1810年的英國(guó)海軍使用鐵船的議案比木船還難以通過(guò),反對(duì)理由是:“鐵不能游泳”。勞埃德集團(tuán)也不為船齡二十年以上的金屬船舶承保。
在工業(yè)化時(shí)期的美國(guó),曾有作家表示銹蝕是“十足的毀滅者”,還有一位更直截了當(dāng),稱其為“魔鬼”;銹蝕看上去就是這么一個(gè)大威脅,所以城市批評(píng)者們認(rèn)為用鋼鐵來(lái)建造摩天大樓的行為十分愚蠢。1902年的芝加哥,工程師們因腐蝕速率的問(wèn)題爭(zhēng)論不休,預(yù)測(cè)全市第一座鋼結(jié)構(gòu)建筑會(huì)在三年后倒塌。同一年在紐約,這座城市最早期的摩天大廈之一——八層高的帕布斯特大樓被拆除(為阿道夫·奧克斯的二十五層時(shí)報(bào)大廈騰出空間),它被拆分得很細(xì)致,鋼梁是鋼梁,螺栓是螺栓,用于給工程師們研究潮濕氣候?qū)︿摬牡挠绊?。很多人都說(shuō),在沿海地區(qū)建造這些建筑很不可理喻。
20世紀(jì)末,司法意見(jiàn)認(rèn)為銹蝕問(wèn)題無(wú)法避免,并且十分危險(xiǎn)。印第安納州上訴法院的法官琳達(dá)·徹澤姆(Linda Chezem)指出某加油站的地下儲(chǔ)油罐(UST)發(fā)生泄漏的案件是因銹蝕而起的,發(fā)生地點(diǎn)位于印第安納波利斯和芝加哥兩城中點(diǎn),正好位于鐵銹地帶。她這樣寫(xiě)道:
證據(jù)表明,殼牌石油與聯(lián)合石油公司知道鋼制儲(chǔ)油罐容易受到腐蝕,最終出現(xiàn)了儲(chǔ)油罐泄漏的問(wèn)題。這樣的泄漏問(wèn)題是無(wú)法解決的(基于20世紀(jì)80年代的技術(shù)),緩慢的泄漏對(duì)于加油站的工作人員而言,幾乎無(wú)法被檢測(cè)出來(lái)(采用原始的試紙法檢測(cè)),因此這一問(wèn)題的解決需要大量的工程學(xué)知識(shí)以及超出加油站老板能力范圍的財(cái)力。泄漏事故發(fā)生后,少量的汽油滲入地下水中,長(zhǎng)期來(lái)看,其中的苯將會(huì)污染整個(gè)社區(qū)的飲用水,而苯是一種人體致癌物質(zhì)。
換句話說(shuō)是這樣的:鋼鐵啊,這東西實(shí)在太不靠譜!每個(gè)人都知道!毀滅就是它的命運(yùn),如果不去處理,我們都會(huì)因此罹患癌癥。
甚至在外太空也存在銹蝕的問(wèn)題,罪魁禍?zhǔn)资窃友酰ǘ皇茄醴肿樱?,這對(duì)美國(guó)航空航天局來(lái)說(shuō)算是不小的挑戰(zhàn)。銹蝕無(wú)處不在,這也就是為何鐵鍋要涂上油層,為何銅線要加上保護(hù)層,為何燈泡不能進(jìn)氧氣,為何火花塞電極需要用釔、銥、鉑或鈀等金屬,為何嚴(yán)重的牙科手術(shù)需要付出昂貴代價(jià)。美國(guó)的最高防銹官員稱銹蝕為“無(wú)處不在的威脅”。
幾乎所有的金屬都容易發(fā)生腐蝕。銹蝕通常會(huì)導(dǎo)致可見(jiàn)的痕跡:鈣會(huì)變白,銅會(huì)變綠,鈧會(huì)變粉,鍶會(huì)變黃,鋱會(huì)變褐,鉈會(huì)變藍(lán),釷會(huì)變灰再變黑。銹蝕把火星都染紅了,而在地球上,它則造就了大峽谷、紅磚和墨西哥瓷磚那血一般的顏色。它是個(gè)殘忍的敵人,從不休息,同時(shí)在不斷地提醒我們:金屬就跟我們一樣,無(wú)法永生。如果是《廣告狂人》里的唐·德雷柏(Don Draper),他大概會(huì)說(shuō),金屬就像少女一般:罕見(jiàn)而又無(wú)與倫比地美麗,而且迷人得不可思議;但也需要持續(xù)關(guān)心、仔細(xì)觀察,因?yàn)樗芸炀蜁?huì)變老,而且內(nèi)心不忠。這可是現(xiàn)代社會(huì)最重要的材料!然而,銹蝕還是偷偷地發(fā)生著。只因它比颶風(fēng)、龍卷風(fēng)、火災(zāi)、暴雪和洪水更為緩慢,在這樣一場(chǎng)戲劇中,銹蝕是最不起眼的,更沒(méi)有屬于自己的頻道。但是,銹蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失比上述自然災(zāi)害加起來(lái)都要大,達(dá)到美國(guó)GDP的3%,即每年4370億美元,超過(guò)瑞典的GDP,相當(dāng)于人均1500美元。如果你生活在俄亥俄州或者擁有“朔望號(hào)”那樣的帆船,這個(gè)數(shù)字還要大一些;如果你指揮一艘航空母艦,那這個(gè)數(shù)字就不只是大一點(diǎn)了。
“我們就像豬屁股上的某種瘤”
然而,關(guān)于銹蝕,被掩蓋的部分仍然遠(yuǎn)多于被講授的部分,無(wú)論是工程學(xué)的教授還是學(xué)生,都不會(huì)對(duì)它深深著迷,因?yàn)樗稽c(diǎn)都不性感?!陡g》(Corrosion)雜志的編輯約翰·斯庫(kù)利(John Scully)告訴我,腐蝕學(xué)并未得到重視,并說(shuō)道:“說(shuō)起來(lái)就好像(研究腐蝕的)你是做模具之類的工作似的。”雷·泰勒(Ray Taylor)在得克薩斯農(nóng)工大學(xué)運(yùn)營(yíng)了一座有點(diǎn)名不副實(shí)的跨學(xué)科國(guó)家腐蝕研究中心,提起此事時(shí),他的表達(dá)更為直率:“我們就像豬屁股上的某種瘤?!币晃环冷P工業(yè)高管說(shuō)他和他的團(tuán)隊(duì)在工程領(lǐng)域就如同一群羅德尼·丹澤菲爾德(Rodney Dangerfiel)[1]一樣滑稽可笑。
這頗令人沮喪,所以我們開(kāi)始回避這個(gè)詞。加利福尼亞州銹蝕鎮(zhèn)(Rust)的居民在一個(gè)世紀(jì)以前,就把鎮(zhèn)名改成了埃爾塞利托(El Cerrito)。政治家們更知道避免提起銹蝕。雖然有幾位總統(tǒng)提到了基礎(chǔ)設(shè)施及其維護(hù),但國(guó)情咨文中從來(lái)不會(huì)提及腐蝕或生銹的問(wèn)題。奧巴馬在2011~2013年提及美國(guó)的基礎(chǔ)設(shè)施正在損壞、搖晃、老化、惡化、匱乏,就是沒(méi)說(shuō)到生銹,而以上已經(jīng)是總統(tǒng)口中最接近這個(gè)詞的話了。就像高膽固醇和痔瘡這類疾病一樣,生銹也是個(gè)麻煩,我們既不愿去處理,也不想在公開(kāi)場(chǎng)合討論。工業(yè)界的代表曾經(jīng)私下向NASA肯尼迪航天中心腐蝕技術(shù)實(shí)驗(yàn)室的主任露茲·瑪麗娜·卡勒(Luz Marina Calle)打聽(tīng)銹蝕研究的進(jìn)展。美國(guó)人私下里給銹蝕商店的老板打電話,尋求解決銹蝕問(wèn)題的方法。多虧了《紐約時(shí)報(bào)》政治專欄作家大衛(wèi)·布魯克斯(David Brooks),如今道德腐蝕的威脅已經(jīng)逐漸比物理性腐蝕更能引起人們的恐慌情緒。然而,那些恥于談?wù)摳g的人們,講出的故事卻總像是在談?wù)搨毯凸钦?。他們談?wù)撝住炯芎妥孕熊囨?,很多時(shí)候故事起始于一句話:“噢,哥們,我也曾有過(guò)這樣一輛車……”真是這樣嗎,一輛福特?
就像是要掩蓋我們的沉默與無(wú)助一樣,大多數(shù)人對(duì)于銹蝕的斗爭(zhēng)如同水手一樣。我們用文字戰(zhàn)斗,我們用“銹蝕戰(zhàn)士”、“銹蝕毀滅者”、“銹蝕殺手”以及“銹蝕土匪”攻擊金屬,用“銹蝕護(hù)衛(wèi)”、“銹蝕保衛(wèi)者”、“銹蝕守衛(wèi)”維護(hù)堡壘,使用的武器是一些“銹蝕炸彈”、“銹蝕沖擊波”、“銹蝕手榴彈”和“銹蝕子彈”,后者可以在快速射擊或六發(fā)手槍的彈夾中找到。這些工具仿佛在表明,我們正在進(jìn)行一場(chǎng)漂亮的戰(zhàn)斗。但飛行器仍然在生銹,想想20世紀(jì)60年代報(bào)紙上美國(guó)聯(lián)合航空做的廣告吧:“預(yù)防生銹。周期性使用我們的太陽(yáng)鳥(niǎo)飛機(jī)可以讓銹跡遠(yuǎn)離你的高爾夫比賽與球桿,當(dāng)然,還有你。聯(lián)合航空太陽(yáng)鳥(niǎo)直飛圣地亞哥,那里的天空不是整天都多云?!?p/>
圣地亞哥的高爾夫球桿依舊在生銹,就像那里海軍基地的艦船一樣。亞利桑那州圖森市的噴氣飛機(jī)也仍舊在生銹,西伯利亞地區(qū)奧伊米亞康的錘子也一樣,只不過(guò)相比于巴拿馬的蓬塔加[1]萊塔來(lái)說(shuō),速度要慢了五百倍。以上數(shù)字來(lái)自于《NACE腐蝕工程師寶鑒》(Corrosion Engineer’s Reference Book),該書(shū)由腐蝕領(lǐng)域杰出的顧問(wèn)羅伯特·巴伯以安編制,全美大約有1.5萬(wàn)名腐蝕相關(guān)從業(yè)者需要參考這份資料。這些人有的是線性思維,性格嚴(yán)謹(jǐn)而內(nèi)向,有的是發(fā)散思維,性格反叛且善于交際,但只有少數(shù)人認(rèn)為他們是銹蝕相關(guān)從業(yè)者。他們從事的是“完整性管理”,認(rèn)為自己是涂料專家、工程師或化學(xué)家。不管是否隱去身份,他們對(duì)于自己的工作都是很謙遜的。我發(fā)現(xiàn)很多人對(duì)自己在社會(huì)中扮演的角色都具有敏銳的認(rèn)知,將自己比作是“銹蝕三劍客”中的成員。因?yàn)槿澜缪芯夸P蝕的圈子非常小,所以他們大多互相認(rèn)識(shí)。當(dāng)滿載氯氣的油罐車發(fā)生泄漏事故時(shí),三劍客們便會(huì)展開(kāi)合作。大多數(shù)腐蝕工程師都是男性。我粗略估計(jì),這些“銹男”里大概有2/3都留著大胡子。而且我還有兩個(gè)理由可以解釋這一點(diǎn):首先,“銹男”們認(rèn)為與胡須的生長(zhǎng)進(jìn)行抗?fàn)幨峭絼诘模€不如好好地修剪、梳理和維護(hù)更合理;第二,大多數(shù)具有技術(shù)思維的工程師們都在嚴(yán)格的范圍內(nèi)工作,幾乎沒(méi)有其他的藝術(shù)宣泄口。即便是七十多歲的巴伯以安也留著大胡子。他們討論的是磨損、脫落、變細(xì)以及頂出;假期、結(jié)節(jié)和管件;豬、魷魚(yú)和完美的結(jié)局。關(guān)于銹蝕,有人寫(xiě)出了很像樣的詩(shī),卻沒(méi)有人編出一個(gè)像樣的笑話。很多人都具有獨(dú)特的視角,例如在阿拉斯加州就有人告訴我:“你對(duì)銹蝕的理解有很多是錯(cuò)誤的,你以為你全部釘進(jìn)去了,但你其實(shí)只是敲到了釘子屁股而已。如果繼續(xù)下去,你就會(huì)知道現(xiàn)在的探險(xiǎn)微不足道。”
與銹蝕斗爭(zhēng)不僅很刺激,很多時(shí)候還會(huì)很尷尬。對(duì)于那些試圖理解、預(yù)防、檢測(cè)、消除銹蝕,或屈服于銹蝕、發(fā)現(xiàn)銹蝕之美、挖掘銹蝕之利、提高對(duì)銹蝕的理解并傳授的人們而言,他們的研究工作中充滿欺詐、官司糾紛、地位之爭(zhēng)以及令人討厭的疏忽,爆炸、沖突、逮捕、威脅與侮辱也常伴左右。這與戰(zhàn)爭(zhēng)一樣:銹蝕與戰(zhàn)爭(zhēng)都具有漫長(zhǎng)而復(fù)雜的歷史,并且共同造就了現(xiàn)代社會(huì)的很多結(jié)構(gòu)。除了汽車巨頭,后面的故事里還包括石油巨頭,他們的產(chǎn)品依次銷往大型塑料企業(yè)與大型涂料企業(yè)。大量的防腐工作需要了解涂料附著的好壞,底物則包括:自由女神像、罐頭盒的內(nèi)層、管道的外層、船舶的船體以及福特的機(jī)罩。故事里甚至還包括了好萊塢和煙草巨頭,正如已故華盛頓參議員沃倫·馬格努森(Warren Magnuson)在1967年3月某個(gè)溫暖的日子里介紹聯(lián)邦已通過(guò)的管道監(jiān)管權(quán)法案時(shí)所說(shuō)的那樣:“他們包括了所有的大人物?!?p/>
接下來(lái)的很多事會(huì)考驗(yàn)我們對(duì)于維護(hù)設(shè)施的態(tài)度,而且在這方面暴露了我們的人性(或許是人性的缺乏)、妥協(xié)的意愿以及基本認(rèn)知;銹蝕代表了現(xiàn)代的無(wú)序,也揭露了我們的很多惡習(xí):貪婪、驕傲、自大、煩躁和懶惰;它展現(xiàn)了我們預(yù)見(jiàn)未來(lái)的潛力、傲慢的弱點(diǎn)、對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的掌控以及對(duì)我們?cè)谑澜缰兴缪萁巧睦斫?。多悲哀的處境!直到現(xiàn)在,在人類與金屬的關(guān)系中,我們所做的努力無(wú)非是從簡(jiǎn)陋到精巧,從政治性到私密性。我采訪的很多腐蝕專家里,只有在多個(gè)聯(lián)邦科學(xué)機(jī)構(gòu)擔(dān)任顧問(wèn)的阿蘭·莫吉西(Alan Moghissi)認(rèn)為銹蝕的問(wèn)題是一個(gè)機(jī)會(huì),能夠促成像20世紀(jì)70年代那么大規(guī)模的環(huán)境保護(hù)運(yùn)動(dòng)。
因?yàn)槿菀妆缓雎?,銹蝕威脅著我們的健康、安全、治安、環(huán)境和未來(lái),還幾乎成功地毀滅美國(guó)的自由象征并逍遙法外。不銹鋼的剪刀、水槽、勺子、火爐以及自動(dòng)扶梯踏板充斥于周圍,我們想當(dāng)然地采用不會(huì)生銹的鋼材——盡管它只有區(qū)區(qū)百年歷史。然而,我們卻忽視了大多數(shù)金屬也需要關(guān)照。那么,難道就不能創(chuàng)造一個(gè)沒(méi)有銹蝕的世界?
滅絕銹蝕?消滅所有金屬吧
一個(gè)沒(méi)有銹蝕的世界大概也是一個(gè)沒(méi)有金屬的世界。在《沒(méi)有我們的世界》(The World Without Us)中,阿蘭·韋斯曼(Alan Weisman)明智地描繪了金屬物件使用壽命短暫的生存狀態(tài)。他寫(xiě)道:僅僅在人類消失后的二十年,有增無(wú)減的腐蝕就會(huì)破壞曼哈頓東區(qū)的很多鐵路和橋梁;幾百年后紐約所有橋梁都會(huì)損毀;幾千年后唯一能夠保存下來(lái)的將會(huì)是那些深埋在地下的建筑;大約七百萬(wàn)年后,或許只有拉什莫爾山上的遺跡能證明我們?cè)?jīng)出現(xiàn)過(guò)。馬克·賴斯納(Marc Reisner)在《卡迪拉克沙漠:美國(guó)的西部及其消失的水》(Cadillac Desert:The American West and Its Disappearing Water)中則寫(xiě)道:令我們極為驚愕的是,巨大無(wú)比的混凝土大壩——足有數(shù)百萬(wàn)立方碼——或許是我們留給未來(lái)考古學(xué)家探索的遺產(chǎn)。我想,他們看待這些大壩的態(tài)度,大概就如同我們看待吉薩大金字塔、喬魯拉大金字塔、中國(guó)長(zhǎng)城和帕特農(nóng)神廟一樣吧。更深一步去想,當(dāng)他們?cè)谧杂蓫u上發(fā)現(xiàn)花崗巖基座(當(dāng)然,彼時(shí)雕像早已消失)時(shí),或許也會(huì)思考人們是否曾經(jīng)打算在哈德遜河上修座大壩。
就像放射性元素一樣,我們依賴的很多金屬也有半衰期,但鮮有人認(rèn)識(shí)到這一點(diǎn)?!爸饕墓こ探ㄖ覀円粯樱沧⒍〞?huì)死去,但這種觀點(diǎn)似乎從未被我們所承認(rèn)?!焙嗬づ遄克够℉enry Petroski)在其經(jīng)典著作《打造世界的工程師》(To Engineer Is Human)中寫(xiě)道:“不知何種緣故,就像成年人會(huì)忘卻童年一樣,我們總是期望建筑可以演變成紀(jì)念碑,而不是成為錯(cuò)誤。這就好比工程師以及相關(guān)的非工程師,作為人類卻要求其作品超凡。當(dāng)然,這也未必是看上去就不現(xiàn)實(shí)的期望,因?yàn)榕c人類相比,鋼和石頭算得上是不朽的?!?p/>
如果說(shuō)大多數(shù)美國(guó)的橋梁、船舶、汽車、管道仍然無(wú)法引起人們對(duì)銹蝕的警惕,那么,位于匹茲堡中心的一座建筑一定可以。那是美國(guó)鋼鐵公司建設(shè)的一座塔,怪異地佇立于城市中,幾乎形成威脅。它建設(shè)于1970年,采用的是當(dāng)時(shí)美國(guó)鋼鐵公司最新的材料——“耐候鋼”(Cor-Ten)。這種鋼具有和不銹鋼一樣的性能,但在使用中會(huì)產(chǎn)生一種棕色包漿,也就是一層防銹保護(hù)膜。隨著鋼鐵的風(fēng)化,棕色包漿產(chǎn)生的位置超出了建筑本身。讓美國(guó)鋼鐵公司極為尷尬的是,這棟建筑弄臟了下方的人行道,仿佛朝著不同方向噴灑色調(diào)不一的顏料。人行道后來(lái)被清洗干凈了,但這一建筑卻逐漸黯淡,后來(lái)還被稱為現(xiàn)實(shí)版的達(dá)斯·維德(Darth Vader),其色彩與這一稱號(hào)十分相稱,看上去就像死了一般??的螤柎髮W(xué)的心理學(xué)大廈也是這種材料建成的,“大紅”的學(xué)生們將其稱為“老銹”。
《紐約時(shí)報(bào)》(The New York Times)
喬納森·瓦爾德曼的處女作《銹蝕》,聽(tīng)起來(lái)像是在羅列環(huán)境違規(guī)事例,但千萬(wàn)不要這么想。本書(shū)聚焦于銹蝕的成因、影響以及那些終生獻(xiàn)身于抗銹的人們,其豐富的內(nèi)容和有趣的敘述讓“銹蝕”這一晦澀的話題散發(fā)萬(wàn)丈光芒……瓦爾德曼曾詢問(wèn)過(guò)波爾公司:銹蝕是如何影響易拉罐的設(shè)計(jì)與制造的,但惹來(lái)了該公司主管的敵視,并聲稱銹蝕“是個(gè)十分愚蠢的創(chuàng)作主題”。本書(shū)的面世證明了他的說(shuō)法大錯(cuò)特錯(cuò),也證明了瓦爾德曼的努力是有價(jià)值的。
《華爾街日?qǐng)?bào)》(The Wall Street Journal)
瓦爾德曼熟練地將科學(xué)與技術(shù)的元素交織在一起,寫(xiě)就這本引人入勝的偉大作品。
《科學(xué)美國(guó)人》(Scientific American)
新奇有趣……瓦爾德曼參觀了“易拉罐學(xué)?!?,采訪了許多抗銹專家,探訪了跨阿拉斯加輸油管道,還有其他種種趣味性十足的冒險(xiǎn),只為了弄清楚銹蝕是如何侵蝕我們的日常生活的。在他的筆下,“銹蝕”這種沉悶無(wú)奇的物質(zhì)現(xiàn)象大放異彩。
《科學(xué)美國(guó)人》(Scientific American)
新奇有趣……瓦爾德曼參觀了“易拉罐學(xué)?!?,采訪了抗銹專家,探訪了跨阿拉斯加輸油管道,還有其他的種種冒險(xiǎn),只為了闡釋在日常生活中,銹蝕對(duì)我們的襲擊是有多么的五花八門(mén)。在他的筆下,“銹蝕”這種我們平時(shí)視為沉悶無(wú)奇的物質(zhì)現(xiàn)象大放異彩。
《出版商周刊》(Publishers Weekly)
非常生動(dòng)、細(xì)致、有趣的書(shū),它提醒我們,日常生活中那些看似毫不相關(guān)且理所當(dāng)然的現(xiàn)象,實(shí)際上對(duì)人類而言都可能是迫在眉睫的危機(jī)。
《科克斯書(shū)評(píng)》(Kirkus)
瓦爾德曼非常聰明且好奇心十足,在這趟真實(shí)的冒險(xiǎn)中,他仔細(xì)研究了銹蝕引發(fā)的災(zāi)難和應(yīng)對(duì)它的種種巧妙措施。
《自然史》(Natural History)
引人入勝……展現(xiàn)了瓦爾德曼在敘述文學(xué)方面的天賦……看著那些銹跡,誰(shuí)曾想過(guò)它們也能讓人如此興奮。
《大西洋月刊》(The Atlantic)
生動(dòng)活潑……不要被副書(shū)名給嚇到了,瓦爾德曼已經(jīng)率先踏上了這趟輕松有趣的旅途。
《發(fā)現(xiàn)》(Discover)
正如尼爾·楊( Neil Young) 的歌曲所唱:銹菌從未睡去,它正忙著摧毀我們的世界。它殘酷無(wú)情、極具破壞力地打下了飛機(jī),擊沉了艦船,撞毀了車輛,侵蝕了昂貴的手工藝品,還犯下數(shù)不清的惡行。瓦爾德曼提供了一個(gè)新奇有趣的視角,展示了人類與銹蝕之間漫長(zhǎng)而可怕的戰(zhàn)爭(zhēng)。
《書(shū)單》(Booklist)
引人入勝……本書(shū)講述了許多令人瞠目結(jié)舌的知識(shí)……寫(xiě)作方式既出色,又新奇有趣。
《男士期刊》(Men’s Journal)
報(bào)道文學(xué)與歷史課的奇妙結(jié)合,新奇有趣……讓人手不釋卷。
銹蝕每天都發(fā)生在我們周圍,冶金把礦石煉成有用的金屬,而銹蝕則是冶金的逆過(guò)程。含氧和水的環(huán)境腐蝕作用把金屬變成難以回收的氧化物廢渣,這仿佛是一場(chǎng)無(wú)焰的火災(zāi),靜悄悄吞噬著世界上有限的資源。自古以來(lái),人類與銹蝕的戰(zhàn)爭(zhēng)就從未間斷過(guò),銹蝕成本已大于各種自然災(zāi)害造成損失的總和。實(shí)質(zhì)上,這是人類與熱力學(xué)第二定律的一場(chǎng)搏斗,只能減輕與延緩,沒(méi)有勝算。正如本書(shū)作者所說(shuō):“幾乎所有的金屬都容易發(fā)生腐蝕。銹蝕通常會(huì)導(dǎo)致可見(jiàn)的痕跡:鈣會(huì)變白,銅會(huì)變綠,鈧會(huì)變粉,鍶會(huì)變黃,鋱會(huì)變褐,鉈會(huì)變藍(lán),釷會(huì)變灰再變黑。銹蝕把火星都染紅了,而在地球上,它則造就了大峽谷、紅磚和墨西哥瓷磚那血一般的顏色。它是個(gè)殘忍的敵人,從不休息,同時(shí)在不斷地提醒我們:金屬就跟我們一樣, 無(wú)法永生”。瓦爾德曼的視覺(jué)獨(dú)特,他像探險(xiǎn)家講故事一樣,以紀(jì)實(shí)文學(xué)的方法將科學(xué)技術(shù)、政治與社會(huì)文化的元素融匯一體,完成了這部作品。他在依托第一手調(diào)查資料的基礎(chǔ)上,描述了銹蝕的成因、形態(tài)、危害與人類抗擊銹蝕的種種努力,因而作品十分有震撼力。這種震撼力在“自由女神除銹戰(zhàn)”一章的敘述中體現(xiàn)得淋漓至盡,從“罪犯”到總統(tǒng),從技術(shù)到社會(huì),作者的細(xì)微觀察和具體描述, 使得整個(gè)故事十分感人而可信。這也是過(guò)去無(wú)論國(guó)內(nèi)外有關(guān)腐蝕的讀物中所缺少的。
2002 年,我們完成了一項(xiàng)中國(guó)工程院國(guó)家咨詢項(xiàng)目《中國(guó)工業(yè)與自然環(huán)境腐蝕問(wèn)題調(diào)查與對(duì)策》。在報(bào)送國(guó)務(wù)院的咨詢報(bào)告中我們寫(xiě)道:
腐蝕給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成了巨大的損失。然而,腐蝕又是可以通過(guò)人類的技術(shù)活動(dòng)加以控制的,希望把它的危害降到最低。雖然腐蝕與國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防建設(shè)的關(guān)系十分密切,但由于腐蝕與防護(hù)是跨行業(yè)、跨部門(mén)、帶有共性的科學(xué)技術(shù),并不直接創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益, 所以它并不太引人注意。在工業(yè)發(fā)達(dá)的社會(huì)中,全面腐蝕控制是使國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防設(shè)備、基礎(chǔ)設(shè)施處于良好運(yùn)行狀態(tài)的保障,是國(guó)家現(xiàn)代化進(jìn)程中不可缺少的重要組成部分。因此,提請(qǐng)全社會(huì)關(guān)注腐蝕問(wèn)題,認(rèn)識(shí)腐蝕損失的嚴(yán)重性,特別是引起各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的高度重視, 及早采取預(yù)防措施是腐蝕工作者義不容辭的責(zé)任。在解決有限資源的利用和環(huán)境保護(hù)等重大課題的過(guò)程中,腐蝕與防護(hù)作為一項(xiàng)可供直接利用的重要技術(shù)應(yīng)該充分發(fā)揮自己的作用。為了控制腐蝕,取得社會(huì)的共識(shí)很重要。如果說(shuō)醫(yī)學(xué)是研究和保護(hù)人類健康的科學(xué),環(huán)境科學(xué)是研究和保護(hù)包括人類在內(nèi)的整個(gè)生物界與自然之間相互依存的環(huán)境的科學(xué),那么腐蝕科學(xué)則是研究和保護(hù)人類物質(zhì)文明賴以建立和發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施——金屬結(jié)構(gòu)和設(shè)備的一門(mén)科學(xué)。腐蝕相當(dāng)于材料和基礎(chǔ)設(shè)施的癌癥。因此,我們期望政府和社會(huì)能像關(guān)注醫(yī)學(xué)、環(huán)境科學(xué)和減災(zāi)一樣關(guān)注腐蝕問(wèn)題。
今天我們?nèi)匀恍枰^續(xù)向社會(huì)呼吁:“工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)表明,如果不注意腐蝕的防護(hù),基礎(chǔ)設(shè)施投入的高峰期過(guò)后幾十年,往往就是腐蝕問(wèn)題頻繁出現(xiàn)的高峰期。當(dāng)前中國(guó)正在進(jìn)入大規(guī)模的經(jīng)濟(jì)建設(shè)時(shí)期,應(yīng)特別關(guān)注基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中的腐蝕問(wèn)題?!蔽覀兣c瓦爾德曼以及《銹蝕》一書(shū)中美國(guó)腐蝕界同事們的觀點(diǎn)都很接近。這正是我們?cè)敢庀蛭覈?guó)讀者推薦這本佳作的緣由。
《銹蝕》是瓦爾德曼先生的處女作。看得出,作者非常聰明,也有媒體人的好奇心和職業(yè)素養(yǎng),文風(fēng)活潑詼諧。在這趟探險(xiǎn)中,他不僅仔細(xì)研究了銹蝕引發(fā)的災(zāi)難和應(yīng)對(duì)它的種種措施,還關(guān)注到抗腐蝕團(tuán)隊(duì)成員的生活、性格以及他們對(duì)事業(yè)的執(zhí)著和擔(dān)當(dāng)。為了獲得第一手資料,他花費(fèi)數(shù)年時(shí)間踏遍了美國(guó)的“鐵銹地帶”、海岸和阿拉斯加冰原,選擇報(bào)道的案例都很典型,有足夠的深度和普遍性。他從自家銹透了的帆船開(kāi)始,到“自由女神除銹戰(zhàn)”;他臥底全球最大的易拉罐廠家,調(diào)查對(duì)付強(qiáng)酸性飲料銹蝕的奧秘;他不但介紹了對(duì)近代大化工有決定意義的不銹鋼的發(fā)明史和合金化工藝的作用,還講述了發(fā)明人的勵(lì)志傳奇;他冒險(xiǎn)跟隨攝影師偷拍伯利恒煉鋼廠的衰亡過(guò)程,別出心裁地展現(xiàn)了腐蝕現(xiàn)象的藝術(shù),那是一種蒼涼與悲壯的美;他與管道工程師交朋友,親身體驗(yàn)了跨阿拉斯加輸油管采用“管道豬”監(jiān)控腐蝕的艱辛和風(fēng)險(xiǎn)。冰原上的故事不僅說(shuō)明了現(xiàn)代“智慧豬”發(fā)展的歷程和科技成就,還通過(guò)球賽和熱帶大魚(yú)缸的故事,襯托出抗銹戰(zhàn)士們樂(lè)觀向上的精神,人情味十足。在他的筆下,灰色的題材也被描繪得精彩紛呈,科學(xué)不再像人們想象的那樣神秘而高深,工程和數(shù)字也不那么枯燥乏味。他用清晰明了、風(fēng)趣幽默的筆法講述了每天都發(fā)生在我們周圍的銹蝕故事,讓沒(méi)有專業(yè)背景知識(shí)的人也能夠深入理解和領(lǐng)會(huì)腐蝕問(wèn)題,從而愿意熱情地伴隨他去探險(xiǎn)或旅行。
此外,我們?cè)谶@里不該忘記感謝本書(shū)的譯者孫亞飛博士。除了忠實(shí)于原著和風(fēng)趣的譯文,他還增添了許多注釋。這為不太熟悉西方文化的讀者理解本書(shū)增添了許多情趣。
要提高一個(gè)民族整體的科學(xué)素質(zhì),必須把民眾吸引到科學(xué)殿堂之中,對(duì)科學(xué)的熱愛(ài)是創(chuàng)新的源泉,這就需要有既嚴(yán)肅認(rèn)真又生動(dòng)有趣的科普作品。我真誠(chéng)地企盼能有更多高水準(zhǔn)、充滿人文關(guān)懷的科普作品出自中國(guó)的科學(xué)家、科普作家之手。這本書(shū)可能是個(gè)很好的范例。
中國(guó)工程院院士 中國(guó)科學(xué)院金屬研究所研究員 柯偉
2017 年5 月16 日
★ 獨(dú)特有趣的新視角
本書(shū)是一部講述銹蝕通過(guò)作用于金屬進(jìn)而影響人類文明發(fā)展的趣味史。它以銹蝕為歷史的切入點(diǎn),生動(dòng)記述了生銹這一化學(xué)變化對(duì)鋼鐵制造、食品加工、油氣管道、交通運(yùn)輸?shù)戎T多領(lǐng)域的影響,而人類又為了對(duì)抗銹蝕進(jìn)行過(guò)哪些努力。在喬納森·瓦爾德曼的筆下,銹蝕已經(jīng)不僅僅是日常生活中一種令人心煩卻可以無(wú)視的小小困擾,而是活生生的人類文明的參與者與見(jiàn)證者,客觀真實(shí)地展現(xiàn)了人類如何從自然的征服者變?yōu)楸慌壅?,揭示了銹蝕在人類發(fā)展歷程中的致命破壞力。
★翔實(shí)的第一手資料
在撰寫(xiě)本書(shū)過(guò)程中,瓦爾德曼為了親身感受銹蝕對(duì)金屬的影響,曾在一艘有些年頭的鋼鐵帆船上住了300天。后來(lái)更是花費(fèi)9年,踏遍美國(guó)東西南北各個(gè)角落,從南部的陽(yáng)光地帶到中西部地區(qū)的鐵銹地帶,從東北部賓夕法尼亞的鋼鐵廠到西部科羅拉多州的易拉罐工廠,從紐約州的自由女神像到北極凍原的輸油管道,獲取第一手資料。
★以小見(jiàn)大,于平?,F(xiàn)象窺見(jiàn)人類的歷史全貌
萬(wàn)物系列的主角都是人們生活中隨處可見(jiàn)的物品或現(xiàn)象,卻又從來(lái)都引不起人們的關(guān)注。它以小見(jiàn)大,于平常現(xiàn)象(物品)窺見(jiàn)人類的歷史全貌。無(wú)論是本書(shū)的銹蝕這一常見(jiàn)的化學(xué)變化,還是毛發(fā)、辦公室、清單等,你都可以追本溯源,從書(shū)中找到它們的歷史源頭。
★世界腐蝕組織主席韓恩厚、中國(guó)工程院院士柯偉、果殼網(wǎng)創(chuàng)始人姬十三撰文推介
★獲得的贊譽(yù)眾多:
2016年度科羅拉多圖書(shū)獎(jiǎng)獲獎(jiǎng)作品
《華爾街日?qǐng)?bào)》年度最佳圖書(shū)
《新西蘭聽(tīng)眾》年度最佳圖書(shū)
《金融時(shí)報(bào)》年度最佳圖書(shū)決賽作品
《洛杉磯時(shí)報(bào)》年度最佳圖書(shū)決賽作品
巴諾書(shū)店“發(fā)現(xiàn)杰出新作家獎(jiǎng)”決賽作品
鮑威爾書(shū)店“新寵”決賽作品
“美國(guó)最有趣的科學(xué)寫(xiě)手”瑪麗·羅奇力薦
世界腐蝕組織主席 韓恩厚
《銹蝕》是一本兼具實(shí)用價(jià)值和趣味性的科普?qǐng)D書(shū)。作者以西方人的視角,講述了在日常生活中遇到的銹蝕問(wèn)題,直觀地呈現(xiàn)了這一問(wèn)題的嚴(yán)重性。通過(guò)出色的敘述技巧,作者深入淺出地闡述了銹蝕的產(chǎn)生和發(fā)展歷史、對(duì)人類生命和財(cái)產(chǎn)造成的影響,以及人類與銹蝕斗爭(zhēng)的過(guò)程,包括進(jìn)行專業(yè)研究、實(shí)際應(yīng)用與維護(hù)、加強(qiáng)宣傳教育等。與此同時(shí),作者還指出了我們的一些缺憾,并指明未來(lái)努力的方向,包括培養(yǎng)更多專業(yè)人才(尤其是了解工程學(xué)的人才)、不盲目設(shè)計(jì)與修復(fù)、加強(qiáng)腐蝕預(yù)防等。讀者通過(guò)掌握其中知識(shí),在日常生活中稍加重視,就能有效減少因腐蝕而導(dǎo)致的資源損耗。
柯偉(中國(guó)科學(xué)院金屬研究所研究員 中國(guó)工程院院士)
我十分樂(lè)意向我國(guó)讀者推薦瓦爾德曼的《銹蝕:人類最漫長(zhǎng)的戰(zhàn)爭(zhēng)》這一妙趣橫生的科普讀物,其實(shí)這本書(shū)對(duì)腐蝕專業(yè)工作者來(lái)說(shuō)也是一本專業(yè)內(nèi)涵深厚、條理分明、可讀性極佳的作品。
姬十三(果殼網(wǎng)CEO 分答創(chuàng)始人)
令人煩惱的銹蝕,卻有著神奇的另一面,本書(shū)將帶您跨越“鐵銹地帶”,領(lǐng)略不經(jīng)意的化學(xué)之美。
黛博拉·布魯姆(Deborah Blum)
暢銷書(shū)《投毒者指南》(The Poisoner’s Handbook)作者
在這部非同凡響的作品中,喬納森·瓦爾德曼用我們這個(gè)星球最常見(jiàn)、最久遠(yuǎn)、最危險(xiǎn)的化學(xué)反應(yīng)作為此次奇幻歷險(xiǎn)的起點(diǎn)。書(shū)中時(shí)而是驚奇的探險(xiǎn),時(shí)而是充滿智慧的思考,時(shí)而又夾雜著幽默的故事,它讓你以全新的方式看待銹蝕現(xiàn)象和我們的生活。
馬修·克勞福德(Matthew Crawford)
暢銷書(shū)《魂歸手工藝》(Shop Class as Soulcraft)作者
《銹蝕》是對(duì)大肆鼓吹現(xiàn)代化的無(wú)聲譴責(zé),也是對(duì)我們已然鈍化的思維的鞭撻。喬納森·瓦爾德曼將銹蝕的歷史和人類文明結(jié)合起來(lái),展示了人類的發(fā)展和進(jìn)步是如何不可避免地受到物質(zhì)的極限和衰變的影響。
瑪麗·羅奇(Mary Roach)
超級(jí)暢銷書(shū)《死尸》(Stiff)、《吞咽》(Gulp)作者
在某種程度上,《銹蝕》可看作是西方文明的發(fā)展歷程,它告訴我們那些雄心勃勃、特立獨(dú)行的天才和奉行理想主義的怪咖們是如何改變世界的。
“女神”成了一枚大電池
這座曾是世界上最高鋼鐵建筑的雕像正在生銹,成因充滿謎團(tuán)。來(lái)自法國(guó)和美國(guó)的七位建筑學(xué)家與工程師開(kāi)始對(duì)她的過(guò)去進(jìn)行調(diào)查,把細(xì)節(jié)拼湊到一起??梢钥隙ǖ氖?,它曾經(jīng)被很多機(jī)構(gòu)以各種方式管理過(guò),雖然有時(shí)管理得并不到位。她矗立在貝德羅島的伍德堡上,建成于1886年,在經(jīng)過(guò)兩周的無(wú)人監(jiān)管后,最初由隸屬于財(cái)政部的美國(guó)燈塔委員會(huì)管理。該機(jī)構(gòu)管理了十五年,隨后在她被宣布成為國(guó)家紀(jì)念碑之前,戰(zhàn)爭(zhēng)部接管了二十三年。又是九年過(guò)去,她的監(jiān)管權(quán)轉(zhuǎn)移到國(guó)家公園管理局手上。也就是說(shuō),在長(zhǎng)達(dá)半個(gè)世紀(jì)里,她都沒(méi)有得到任何機(jī)構(gòu)的專門(mén)照看。1937年,國(guó)家公園管理局與公共事業(yè)振興署(Works Progress Administration)一起替換了一些生銹的結(jié)構(gòu)。優(yōu)秀的維護(hù)人員使用與原來(lái)類似的鋼材進(jìn)行了替換,但因?yàn)樗泄ぷ鞫际窃诘裣駜?nèi)部進(jìn)行的,所以他們用了自攻螺釘而非鉚釘,因此可以說(shuō)這事被他們搞砸了。在那之后,雕像沒(méi)有得到過(guò)更好的維護(hù)。直到1964年8月之前,這座紀(jì)念碑都沒(méi)有官方的負(fù)責(zé)人,只是有過(guò)一名管理助理、三名助理負(fù)責(zé)人、一名代理助理負(fù)責(zé)人和一名部門(mén)管理人員(其中沒(méi)有一人任職超過(guò)兩年半)。1977年1月,莫菲特終于到任了。
除銹團(tuán)隊(duì)的美國(guó)成員包括理查德·海登(Richard Hayden)、蒂埃里·德斯龐特(Thierry Despont)、愛(ài)德華·科恩(Edward Cohen),他們認(rèn)為需要更多有關(guān)雕像歷史的細(xì)節(jié),因此造訪了由雕像建筑師弗里德利·奧古斯特·巴特勒迪(Frédéric-Auguste Bartholdi)以及工程師亞歷山大·古斯塔夫·艾菲爾(Alexandre-Gustave Eiffel)完成的其他雕像。他們前往位于法國(guó)科爾馬的巴特勒迪博物館,查閱了1885年的筆記、文件、模型以及日記。他們沒(méi)有看到建筑圖,但發(fā)現(xiàn)巴特勒迪根本沒(méi)有計(jì)劃開(kāi)放雕像內(nèi)部,這就有些棘手了,因?yàn)槊绹?guó)人最喜歡的就是這一點(diǎn)。此外,他們發(fā)現(xiàn)了艾菲爾的手稿,其中包括雕像框架的計(jì)算過(guò)程,解釋了二十七萬(wàn)磅的鋼鐵如何支撐十六萬(wàn)磅的銅。
將鋼鐵骨架與銅質(zhì)外層固定起來(lái)的框架設(shè)計(jì)非常精巧,但巴特勒迪也明白這風(fēng)險(xiǎn)很高。實(shí)際上,他已經(jīng)選擇了另一個(gè)出自歐仁·埃馬紐埃爾·維奧萊-勒-杜克(Eugène Emmanuel Viollet-le-Duc)之手的方案,雕像的臀部以下都用沙子填充。然而,維奧萊-勒-杜克在1879年就逝世了,因此巴特勒迪只好選擇艾菲爾的方案。艾菲爾的設(shè)計(jì)之所以有風(fēng)險(xiǎn),是因?yàn)閮煞N金屬不能真正相互接觸,一旦接觸,就會(huì)發(fā)生腐蝕,這是路易吉·伽伐尼(Luigi Galvani)在一個(gè)世紀(jì)前就已經(jīng)證實(shí)的現(xiàn)象,還被命名為“伽伐尼腐蝕”。實(shí)際上這也是電池工作的原理:電子從較弱,也就是電負(fù)性較高的金屬傳遞到較強(qiáng)的金屬上,而較弱的金屬就會(huì)被破壞,這也是電池不能永遠(yuǎn)續(xù)航的原因。具體到自由女神像這個(gè)案例中,電勢(shì)差只有大約1/4伏特,這甚至無(wú)法點(diǎn)亮最小的燈泡,但持久性卻超過(guò)任何一枚電池。艾菲爾知道這一風(fēng)險(xiǎn),并計(jì)劃用蟲(chóng)膠浸漬的石棉來(lái)隔離鐵、銅兩種金屬。在那個(gè)時(shí)代,這已經(jīng)是最先進(jìn)的技術(shù)了,而且他很有信心。他表示:“關(guān)于這件作品的維護(hù),基于處在這座建筑內(nèi)部時(shí),所有元素的細(xì)節(jié)都可以看到,所以很容易將其保持在良好狀態(tài)?!薄犊茖W(xué)美國(guó)人》對(duì)此有不同看法,在雕像完工后的一個(gè)月曾撰文告誡:“需要擔(dān)心五種危險(xiǎn),分別是地震、風(fēng)、閃電、伽伐尼腐蝕和人?!卑吞乩盏戏磽舻溃骸拔医z毫不懷疑,只要得到關(guān)照與維護(hù),這座地標(biāo)性建筑將會(huì)比埃及的那些更持久?!比欢虑閰s不像他預(yù)料的那樣,一部分原因是他從沒(méi)考慮過(guò)上漆的問(wèn)題。
如今已經(jīng)不知道是誰(shuí)第一個(gè)在雕像內(nèi)部上漆了,總之,這事發(fā)生在1911年,涂抹的是一層黑色的煤焦油。到了1932年,一位模仿者又在這層漆上面厚厚地涂了一層鋁涂料;1947年,又有人在其上覆蓋了一層搪瓷,這種材料可以有效地擦除其表面的涂鴉。莫菲特到任以前,至少還有六個(gè)人干過(guò)這樣的事情,于是涂抹在雕像內(nèi)部的漆一層接一層。為了維護(hù)雕像,莫菲特也加入了他們的行列。他甫一到任,工作中就有一項(xiàng)是在雕像內(nèi)部涂上一層淺綠色的含鉛油漆。本應(yīng)該掛上“高腐蝕風(fēng)險(xiǎn)”警告標(biāo)語(yǔ)的位置,卻多了許多層涂料。這些涂料幾乎和銅一般厚,而且還在鋼鐵骨架與銅質(zhì)外層間保存了水分,這恰恰是艾菲爾和巴特勒迪提醒過(guò)需要避免的問(wèn)題。銅與鐵之間有一層水就如同兩種金屬相互接觸一樣糟糕。所以美國(guó)團(tuán)隊(duì)的第一個(gè)發(fā)現(xiàn)就是:雕像已經(jīng)成了一枚巨大的電池。最后,腐蝕還產(chǎn)生了大量“廢料”。在某些位置,涂料已經(jīng)成為維持結(jié)構(gòu)的唯一材料。
與此同時(shí),團(tuán)隊(duì)中的法國(guó)成員們也開(kāi)始收集數(shù)據(jù),但更多是科學(xué)數(shù)據(jù)而非歷史數(shù)據(jù)。他們?cè)诘裣癖砻姘惭b了大量風(fēng)力表,內(nèi)部則裝了142個(gè)拉力儀和加速器。數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的游客在雕像內(nèi)部的封閉空間里呼吸,夏天時(shí)溫度又常常超過(guò)49℃,因此他們?cè)趦?nèi)部安裝了二氧化碳檢測(cè)儀與濕度儀。他們用X射線對(duì)框架的裂縫進(jìn)行掃描診斷;而在位于法國(guó)桑麗思的機(jī)械行業(yè)技術(shù)中心,他們又對(duì)泡在泥漿中的鋼架樣品進(jìn)行疲勞與沖擊測(cè)試,觀察裂縫是如何形成又是如何擴(kuò)大,以及金屬在風(fēng)力引起的動(dòng)態(tài)應(yīng)力下的響應(yīng)。他們使用超聲波測(cè)距儀對(duì)銅質(zhì)外層的厚度進(jìn)行測(cè)量,而且拍攝下300片銅板的照片。
1981年12月,“法-美自由女神像修復(fù)委員會(huì)”完成了初步診斷報(bào)告,證實(shí)了莫菲特對(duì)丹佛方面所謂“基本完好”的懷疑。1983年7月14日,該委員會(huì)發(fā)表了一份如同雜志一般厚的報(bào)告,足足有三十六頁(yè),其中提出了四種修復(fù)建議。這些建議只是在提高游客可接近度與環(huán)境的程度方面有所區(qū)別,如樓梯、電梯及休息平臺(tái)。除此以外,有關(guān)建筑維修方面的建議非常一致:“確保建筑的整體性,并且在可以預(yù)見(jiàn)的未來(lái),避免更多的電解作用。”他們說(shuō)的電解就是指銹蝕。
工程師們發(fā)現(xiàn),雕像的每一個(gè)部分都存在銹蝕現(xiàn)象,或至少對(duì)此有影響。僅有銅質(zhì)外層還能夠抵抗,雖然有些鉚釘孔洞和其他損傷,但還是被認(rèn)為屬于“正?!狈秶鷥?nèi)。一旦鋼架開(kāi)始銹蝕,惡化過(guò)程就會(huì)失控。當(dāng)支架上有一個(gè)點(diǎn)開(kāi)始生銹時(shí),那么這個(gè)點(diǎn)就會(huì)膨脹,繼而使銅質(zhì)外層與鐵質(zhì)骨架之間的彈性鉸鏈點(diǎn)(可以允許銅的輕微膨脹與收縮)無(wú)法活動(dòng),然后銅會(huì)發(fā)生扭曲,并最終將鉚釘頂開(kāi),使銅質(zhì)外層承受更強(qiáng)的拉力。這個(gè)過(guò)程被稱之為“頂升”,就像是一種鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。特別是由于雕像內(nèi)外的壓力差,更多鉚釘被頂開(kāi),這也意味著更多水分進(jìn)入,自由女神像幾乎是在吸水。雕像的1.2萬(wàn)根骨架鉚釘中,有1/3出現(xiàn)松動(dòng)、損壞或脫落,而支架則有差不多一半發(fā)生銹蝕。石棉絕緣層早已瓦解,實(shí)際上已經(jīng)因毛細(xì)作用吸收水分并加劇破壞進(jìn)程。因此,支架的一些拱肋厚度已經(jīng)只剩1/3。雕像長(zhǎng)袍與腳部下方的桁架梁則“嚴(yán)重銹蝕”;從照片上看,它們似乎被什么金屬海貍咀嚼過(guò)一般。自由女神左手捧著的書(shū)也由“銹得很厲害”的支架勉強(qiáng)支撐,王冠也沒(méi)好到哪兒去。樓梯被腐蝕的狀況也很嚴(yán)重,右臂的支架也是如此,火炬更是“銹跡斑斑”。所有骨架的銹蝕問(wèn)題都被認(rèn)為已經(jīng)“危害”到系統(tǒng)功能的發(fā)揮。根據(jù)這份報(bào)告,火炬部分存在“明顯的結(jié)構(gòu)坍塌風(fēng)險(xiǎn)”,這實(shí)在是一件難以啟齒的事。
數(shù)百萬(wàn)游客肺部呼出的水蒸氣在雕像內(nèi)部濃縮成的水,以及雕像王冠七個(gè)尖角之一刺入舉起的肱二頭肌形成的那個(gè)大孔處流下的水,經(jīng)過(guò)鉚釘?shù)男】谆蛟愀庠O(shè)計(jì)的排水口(最初的設(shè)計(jì)是為了將水排出),鉆進(jìn)了雕像里。在冬天,雕像防水性差的問(wèn)題就尤其突出,因?yàn)槿藗兒苋菀拙驮诘裣駜?nèi)部發(fā)現(xiàn)雪的蹤跡。水也會(huì)從火炬的位置進(jìn)入雕像,這從一開(kāi)始就是個(gè)災(zāi)難。
1886年,當(dāng)?shù)裣裨诿绹?guó)組裝,或者說(shuō)是重新組裝時(shí),巴特勒迪要求在火炬上安裝八束燈光,以點(diǎn)亮鍍金的銅火焰。就在雕像揭幕儀式前一周,也就是10月28日,美國(guó)陸軍工程部通知他調(diào)整燈光設(shè)計(jì)方案,因?yàn)樵蟹桨笗?huì)干擾港口的艦船導(dǎo)航系統(tǒng)。美國(guó)燈塔委員會(huì)海軍上尉約翰·米利斯(John Millis)決定在火炬上切出兩排舷窗,這樣就可以從內(nèi)部進(jìn)行點(diǎn)亮了。不過(guò),這樣的亮度有限,只是在曼哈頓島上可以看到,巴特勒迪揶揄這火焰只是“螢火蟲(chóng)之光”。到了1892年,上面一排舷窗的直徑被擴(kuò)大到18英寸,隨后用玻璃封閉,并在上方加裝了一扇天窗,巴特勒迪對(duì)此仍不滿意。又過(guò)了24年,也就是巴特勒迪去世后的12年,一位名叫約翰·格曾·博格勒姆(John Gutzon Borglum)的藝術(shù)家對(duì)大部分火炬進(jìn)行了雕刻,共切出250個(gè)矩形,安裝了250塊琥珀色玻璃。博格勒姆也曾雕刻過(guò)拉什莫爾山。后來(lái),有位金屬雕工寫(xiě)道,火炬現(xiàn)在就像“一只形狀詭異的中國(guó)燈籠”,火炬從內(nèi)到外也像一只巨大的鳥(niǎo)籠。窗戶上有漏洞,下方的通風(fēng)孔則是鳥(niǎo)類完美的入口,各種銹蝕問(wèn)題也因此而生。
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