油和水可以相溶?

日前，另類諾貝爾委員會將今年的化學獎授予了來自麻省理工學院的(MTT)埃里克·亞當斯博士、德克薩斯農工大學的斯科特·索格洛夫斯基博士，和打扮成《生化危機Iv》里紅衣主教的夏威夷大學斯蒂芬·增谷博士，以及近來麻煩不斷的英國石油公司(BP)。理由是，他們挑戰了人們油水不相溶的舊觀念:原來油和水是可以混合的!

這還要從10年前的一項研究說起。

10年前6月的一天，挪威海海面“遠握號”科學考察船上聚集著一群科學家。他們密切關注著海底844米深處一個油井噴口的動靜。在油井噴口，他們布置了包括水下機器人、回聲聲納系統、水樣采集系統、多普勒洋流儀、快艇和航空監測系統在內的天羅地網，等待即將發生的“漏油事故”。原來這是一個名為“深漏”的海底漏油試驗。和墨西哥灣今年的驚天大漏油事故不同，挪威的海底試驗是一次精心策劃的觀測。他們的目的包括:獲取數據來驗證和改進數學模型，測驗緊急漏油事故中監測儀器的工作狀況，評估海底漏油事件的環境影響。

試驗一共進行了4次;第一次釋放出氮氣和染了色的海水(為了定量追蹤流動海水的混合情況)，這些海水在壓力驅動下一共噴射了40分鐘;其次，利于壓縮天然氣和船舶專用柴油進行噴射試驗，一共持續了60分鐘:接著，將原油和天然氣噴射出去，一共進行了60分鐘;最后，把天然氣和海水一起噴射出去，噴發持續時間為120分鐘。通過這些試驗，研究人員不但發現油滴浮到海面的速度比先前預計的快了很多，而且從海面觀測數據來計算，絕大部分漏油都失蹤了!更令人意外的是，他們在查閱歷次漏油事件報告后發現，幾乎每次油污的去向都是一個謎。

在麻省理工學院的帕森斯實驗室，埃里克和另一位獲獎者——他曾經的博士生索格洛夫斯基博士以及研究小組的其他成員，利用胡迪尼水箱，從2000年開始進行了一系列的油滴、氣泡射流實驗，從而揭開了原油去向之謎。

原來，液體原油從噴口中噴出會形成細小的油滴，就像打開水龍頭時自來水自動形成斷了線的水珠一樣飛入海洋。泄漏的速度越快，形成的液滴就越細小，液滴受到的浮力就越小。海洋里水流復雜，液滴流動帶來的阻力遠遠超過浮力的話，液滴就很難像在靜水中那樣浮到水面。

另外，他們還發現另一個決定大部分漏油命運的現象。在海水中，海水密度會隨著深度遞增(溫度隨著深度遞減而鹽度隨著深度遞增)，所以油滴在上升過程中受到的浮力就會逐漸減小。與此同時，油滴在海水中近乎隨機的流動時會受到洋流的沖擊。當浮力遠小于洋流對油滴的沖擊力時，油滴射流就會發生橫向擴散。由于大多數漏油事故中，原油都伴隨著天然氣一起泄漏。噴射出來的天然氣氣泡比重非常小，不會理會這種橫向擴散而繼續上升。一些被氣泡流裹挾的原油也會隨之升騰，當引發的氣泡、油水混合流被卷入周圍低速的海水后，混合流的流速會急劇減弱，拜洋流所賜，二次橫向擴散便會形成。有些氣泡仍會繼續上升，引發新一輪升騰的流動，再次帶動油滴上浮，再次減弱，再次橫向擴散……如此往復，形成三次乃至多次橫向擴散。

由于海洋中遍布助紂為虐的橫向洋流，這些橫向擴散便非常強烈，從而裹挾了大部分噴射出來的原油。據估計，墨西哥灣漏油事件中，僅第一次橫向擴散就包含了90%的原油。這大大增加了清理油污的難度。據估計，目前能飄浮到海面的石油只有總泄漏量的5%左右。人類一直在忙活的也就是收集這5%。而絕大部分的原油將永遠漂浮在深海中，直到被自然降解或者吸附到海底泥沙中。

這些實驗結果，對深海生態環境評估也有著重要意義。此外，說起這個作實驗用的胡迪尼水箱還另有一段八卦。這個高約3米，橫截面1.5米乘以1.5米的水箱竟然以魔術大師哈里·胡迪尼的名字命名。雖然，在麻省理工學院門口的哈佛橋(明明離MIT最近，竟然被哈佛強盜了名字)上，哈里·胡迪尼的確表演過成名的逃生魔術。但這位魔術師并未真的在這個水箱里死里逃生過，只是水箱的外形與哈里的“水牢”外觀極其相似罷了。

這次獲獎的2005年綜述，對近10年來相關的一系列試驗和國際研討會在“深漏”試驗基礎上所作的各種數學模型進行了比較分析。

可以說，和其他另類諾貝爾獎獲得者一樣，這是一項很嚴肅的科學研究。但是，極具諷刺意味的是，這次研究不幸言中了堪稱人類最大環境災難的墨西哥灣漏油事故。身為“深漏”試驗的主要參與者，主要的資助方英國石油公司(BP)并沒有從這項具有前瞻性的研究中得到啟示，并進行相關的事故應急準備。他們在災難中行動緩慢，應變遲鈍，飽受抨擊。

從2010年4月20日，美國路易斯安那州沿海的“深水地平線”石油鉆井平臺發生突然爆炸到8月4日油井被最終封堵，據估計，有490萬桶原油泄露到墨西哥灣，致使900多千米的海岸受到污染，并“油殺”了4000多只海鳥、700多只海龜，數十條海豚。這給當地的海洋和野生動物棲息地帶來了滅頂之災;當地捕魚業和觀光旅游業也遭遇了前所未有的重創。人類將耗費幾十年甚至上百年的時間來挽救這里的生態環境。而在這些災難面前，英國石油公司甚至不能立刻提供漏油的流量，有效的解決方案。對于漏油的環境污染，他們的評估也顯得蒼白無力。

隨著墨西哥灣驚天大漏油事故告一段落，另類諾貝爾委員會借著授予英國石油公司另類諾獎的機會，給工業界乃至整個社會提出了這樣的問題:科學研究的價值究竟何在?即使研究的前瞻性和實用性都如此貼近需求，為何工業界從中學習到的仍是那么有限呢?他們是不是僅僅把資助科學研究當作一種炫耀的手段，來糊弄環境評估呢?有沒有一個社會壓力或者公司機制來連接實驗室、大學和工業界，從而監督和幫助被資助的科學研究實現其原本的目的?我想只有回答好這幾個問題才能避免大學成為制造廢紙的工廠。或許這也是另類諾獎委員會的良苦用心。

[責任編輯]趙菲