新民说锈蚀:人类最漫长的战争

★ 独特有趣的新视角本书是一部讲述锈蚀通过作用于金属进而影响人类文明发展的趣味史。它以锈蚀为历史的切入点，生动记述了生锈这一化学变化对钢铁制造、食品加工、油气管道、交通运输等诸多领域的影响，而人类又为了对抗锈蚀进行过哪些努力。在乔纳森·瓦尔德曼的笔下，锈蚀已经不仅仅是日常生活中一种令人心烦却可以无视的小小困扰，而是活生生的人类文明的参与者与见证者，客观真实地展现了人类如何从自然的征服者变为被奴役者，揭示了锈蚀在人类发展历程中的致命破坏力。★翔实的第一手资料在撰写本书过程中，瓦尔德曼为了亲身感受锈蚀对金属的影响，曾在一艘有些年头的钢铁帆船上住了300天。后来更是花费9年，踏遍美国东西南北各个角落，从南部的阳光地带到中西部地区的铁锈地带，从东北部宾夕法尼亚的钢铁厂到西部科罗拉多州的易拉罐工厂，从纽约州的自由女神像到北极冻原的输油管道，获取第一手资料。★以小见大，于平常现象窥见人类的历史全貌万物系列的主角都是人们生活中随处可见的物品或现象，却又从来都引不起人们的关注。它以小见大，于平常现象（物品）窥见人类的历史全貌。无论是本书的锈蚀这一常见的化学变化，还是毛发、办公室、清单等，你都可以追本溯源，从书中找到它们的历史源头。★世界腐蚀组织主席韩恩厚、中国工程院院士柯伟、果壳网创始人姬十三撰文推介★获得的赞誉众多：2016年度科罗拉多图书奖获奖作品《华尔街日报》年度很好图书《新西兰听众》年度很好图书《金融时报》年度很好图书决赛作品《洛杉矶时报》年度很好图书决赛作品巴诺书店“发现杰出新作家奖”决赛作品鲍威尔书店“新宠”决赛作品“美国最有趣的科学写手”玛丽·罗奇力荐

锈蚀是人类最可怕的敌人，被视为“终极毁灭者”。它击落飞机，折断桥梁，撞毁汽车，沉没舰船，毁坏房屋，夺去无数人的生命和财产。美国每年为锈蚀付出4 000亿美元的代价，远超其他自然灾害的总和。 在本书中，乔纳森·瓦尔德曼踏遍美国南北，在食品加工、油气管道、钢铁制造、交通运输等诸多领域，对锈蚀进行了持续数年的密切追踪。他曾跟随摄影家偷偷溜进废弃的炼钢厂，观察钢铁的慢性死亡；他曾卧底全球优选的罐商，调查锈蚀对易拉罐和人类健康的影响；他也曾穿越北极，探寻锈蚀对跨阿拉斯加输油管道的危害；他还曾会见五角大楼优选防锈长官，后者忧心忡忡地指出：美国海军的优选克星不是哪个国家，而是锈蚀！在这趟险象环生的调查中，瓦尔德曼见证了锈蚀的诞生、蔓延、危害与人类抗击锈蚀的种种艰难。他以新奇有趣的笔触，为我们揭开了现代世界隐秘的一面：锈蚀的影响无处不在，从我们的流通货币，到我们喝的自来水，甚至决定着我们留给地球的遗产。通过本书，我们得以从一个独特的角度，去审视和思考人类在发展历程中，应如何与大自然和谐共处。

[美]乔纳森·瓦尔德曼（Jonathan Waldman） 乔纳森·瓦尔德曼（Jonathan Waldman）是有名的畅销书作家与环境调查记者。生于华盛顿特区，相继就读于达特茅斯学院与波士顿大学。毕业后致力于研究环境科学，现为科罗拉多大学环境新闻学中心斯克里普斯研究员。瓦尔德曼曾长期为《纽约时报》《华盛顿邮报》《户外》以及《麦克斯威尼》等报纸杂志供稿，也曾在网络、广播、电视节目制作上花费过大量精力。《锈蚀》是他的第一本著作，出版后因其角度新颖、反映问题深刻在美国引发巨大反响，获得多个重要奖项。孙亚飞孙亚飞，北京大学化学院毕业，后于清华大学攻读博士学位，现从事生物质新能源相关课题研究。2012年加入科学松鼠会，活跃于果壳、知乎等媒体平台，撰写科普作品20万余字，内容涉及化学、食品安全、环境危机等话题，其中长篇作品《塑料的世界》系列获众多媒体转载，化学史题材作品《你好门捷列夫》也深受读者欢迎，并已出版译作《诗意的原子》。

前言“锈”透了的帆船序言毁灭美国的恶魔它掘开了坟墓“我们就像猪屁股上的某种瘤”灭绝锈蚀？消灭所有金属吧第1章自由女神除锈战攀爬丑闻“女神”成了一枚大电池重生的代价“不该是她的贞操”第2章铁的终结者氧气，也有成为“万恶之首”的一天拿什么拯救你，我的铁？第3章布里尔利与他的不锈钢梦想从“地窑少年”到化学家门徒成为一流炼钢师炼钢工艺小史“不会生锈的钢”发明者之争道成肉身，梦想成真第4章当锈蚀入侵易拉罐饮料都是电池酸液内涂膜——易拉罐的防锈救星？波尔发家史卧底易拉罐生产线内涂膜的BPA或将致癌？大罐商的潜规则表演第5章一座炼钢厂的慢性死亡生锈禁地大冒险锅炉上的“彩虹”伯利恒的挽歌第6章防锈大使美国公敌军队锈蚀年损耗达210亿美元抗锈战争打响了防锈护卫队与他们的终极目标锈蚀专家孵化器第7章天堂之路锌铺就镀锌党和涂料党的较量守护钢铁的金属第8章一万个长胡子的男人腐蚀工程师肖像画低学历、高收入的金饭碗行业第9章管道猪历险记给输油管道把脉头号敌人——锈蚀神奇的漏磁检测猪合格的“智慧猪”专员管道变成大冰棒珍贵的数据第10章在蛇油与劳力士之间锈蚀生意人南北各异的除锈方式除锈产品欺诈案第11章未来承认吧，不朽物品并不存在热塑性材料或将取代钢铁行业？总统，请大声地说出“锈蚀”！后记

    世界腐蚀组织主席  韩恩厚《锈蚀》是一本兼具实用价值和趣味性的科普图书。作者以西方人的视角，讲述了在日常生活中遇到的锈蚀问题，直观地呈现了这一问题的严重性。通过出色的叙述技巧，作者深入浅出地阐述了锈蚀的产生和发展历史、对人类生命和财产造成的影响，以及人类与锈蚀斗争的过程，包括进行专业研究、实际应用与维护、加强宣传教育等。与此同时，作者还指出了我们的一些缺憾，并指明未来努力的方向，包括培养更多专业人才（尤其是了解工程学的人才）、不盲目设计与修复、加强腐蚀预防等。读者通过掌握其中知识，在日常生活中稍加重视，就能有效减少因腐蚀而导致的资源损耗。柯伟（中国科学院金属研究所研究员 中国工程院院士）我十分乐意向我国读者推荐瓦尔德曼的《锈蚀：人类最漫长的战争》这一妙趣横生的科普读物，其实这本书对腐蚀专业工作者来说也是一本专业内涵深厚、条理分明、可读性不错的作品。姬十三（果壳网CEO 分答创始人）令人烦恼的锈蚀，却有着神奇的另一面，本书将带您跨越“铁锈地带”，领略不经意的化学之美。黛博拉·布鲁姆（Deborah Blum）畅销书《投毒者指南》（The Poisoner’s Handbook）作者在这部非同凡响的作品中，乔纳森·瓦尔德曼用我们这个星球最常见、最久远、最危险的化学反应作为此次奇幻历险的起点。书中时而是惊奇的探险，时而是充满智慧的思考，时而又夹杂着幽默的故事，它让你以全新的方式看待锈蚀现象和我们的生活。马修·克劳福德（Matthew Crawford）畅销书《魂归手工艺》（Shop Class as Soulcraft）作者《锈蚀》是对大肆鼓吹现代化的无声谴责，也是对我们已然钝化的思维的鞭挞。乔纳森·瓦尔德曼将锈蚀的历史和人类文明结合起来，展示了人类的发展和进步是如何不可避免地受到物质的极限和衰变的影响。玛丽·罗奇（Mary Roach）超级畅销书《死尸》（Stiff）、《吞咽》（Gulp）作者在某种程度上，《锈蚀》可看作是西方文明的发展历程，它告诉我们那些雄心勃勃、特立独行的天才和奉行理想主义的怪咖们是如何改变世界的。“女神”成了一枚大电池这座曾是世界上优选钢铁建筑的雕像正在生锈，成因充满谜团。来自法国和美国的七位建筑学家与工程师开始对她的过去进行调查，把细节拼凑到一起。可以肯定的是，它曾经被很多机构以各种方式管理过，虽然有时管理得并不到位。她矗立在贝德罗岛的伍德堡上，建成于1886年，在经过两周的无人监管后，最初由隶属于财政部的美国灯塔委员会管理。该机构管理了十五年，随后在她被宣布成为国家纪念碑之前，战争部接管了二十三年。又是九年过去，她的监管权转移到国家公园管理局手上。也就是说，在长达半个世纪里，她都没有得到任何机构的专门照看。1937年，国家公园管理局与公共事业振兴署（Works Progress Administration）一起替换了一些生锈的结构。优秀的维护人员使用与原来类似的钢材进行了替换，但因为所有工作都是在雕像内部进行的，所以他们用了自攻螺钉而非铆钉，因此可以说这事被他们搞砸了。在那之后，雕像没有得到过更好的维护。直到1964年8月之前，这座纪念碑都没有官方的负责人，只是有过一名管理助理、三名助理负责人、一名代理助理负责人和一名部门管理人员（其中没有一人任职超过两年半）。1977年1月，莫菲特终于到任了。除锈团队的美国成员包括理查德·海登（Richard Hayden）、蒂埃里·德斯庞特（Thierry Despont）、爱德华·科恩（Edward Cohen），他们认为需要更多有关雕像历史的细节，因此造访了由雕像建筑师弗里德利·奥古斯特·巴特勒迪（Frédéric-Auguste Bartholdi）以及工程师亚历山大·古斯塔夫·艾菲尔（Alexandre-Gustave Eiffel）完成的其他雕像。他们前往位于法国科尔马的巴特勒迪博物馆，查阅了1885年的笔记、文件、模型以及日记。他们没有看到建筑图，但发现巴特勒迪根本没有计划开放雕像内部，这就有些棘手了，因为美国人最喜欢的就是这一点。此外，他们发现了艾菲尔的手稿，其中包括雕像框架的计算过程，解释了二十七万磅的钢铁如何支撑十六万磅的铜。将钢铁骨架与铜质外层固定起来的框架设计非常精巧，但巴特勒迪也明白这风险很高。实际上，他已经选择了另一个出自欧仁·埃马纽埃尔·维奥莱-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，维奥莱-勒-杜克在1879年就逝世了，因此巴特勒迪只好选择艾菲尔的方案。艾菲尔的设计之所以有风险，是因为两种金属不能真正相互接触，一旦接触，就会发生腐蚀，这是路易吉·伽伐尼（Luigi Galvani）在一个世纪前就已经证实的现象，还被命名为“伽伐尼腐蚀”。实际上这也是电池工作的原理：电子从较弱，也就是电负性较高的金属传递到较强的金属上，而较弱的金属就会被破坏，这也是电池不能永远续航的原因。具体到自由女神像这个案例中，电势差只有大约1/4伏特，这甚至无法点亮最小的灯泡，但持久性却超过任何一枚电池。艾菲尔知道这一风险，并计划用虫胶浸渍的石棉来隔离铁、铜两种金属。在那个时代，这已经是最优选的技术了，而且他很有信心。他表示：“关于这件作品的维护，基于处在这座建筑内部时，所有元素的细节都可以看到，所以很容易将其保持在良好状态。”《科学美国人》对此有不同看法，在雕像完工后的一个月曾撰文告诫：“需要担心五种危险，分别是地震、风、闪电、伽伐尼腐蚀和人。”巴特勒迪反击道：“我丝毫不怀疑，只要得到关照与维护，这座地标性建筑将会比埃及的那些更持久。”然而事情却不像他预料的那样，一部分原因是他从没考虑过上漆的问题。如今已经不知道是谁第一个在雕像内部上漆了，总之，这事发生在1911年，涂抹的是一层黑色的煤焦油。到了1932年，一位模仿者又在这层漆上面厚厚地涂了一层铝涂料；1947年，又有人在其上覆盖了一层搪瓷，这种材料可以有效地擦除其表面的涂鸦。莫菲特到任以前，至少还有六个人干过这样的事情，于是涂抹在雕像内部的漆一层接一层。为了维护雕像，莫菲特也加入了他们的行列。他甫一到任，工作中就有一项是在雕像内部涂上一层浅绿色的含铅油漆。本应该挂上“高腐蚀风险”警告标语的位置，却多了许多层涂料。这些涂料几乎和铜一般厚，而且还在钢铁骨架与铜质外层间保存了水分，这恰恰是艾菲尔和巴特勒迪提醒过需要避免的问题。铜与铁之间有一层水就如同两种金属相互接触一样糟糕。所以美国团队的第一个发现就是：雕像已经成了一枚巨大的电池。最后，腐蚀还产生了大量“废料”。在某些位置，涂料已经成为维持结构的专享材料。与此同时，团队中的法国成员们也开始收集数据，但更多是科学数据而非历史数据。他们在雕像表面安装了大量风力表，内部则装了142个拉力仪和加速器。数以百万计的游客在雕像内部的封闭空间里呼吸，夏天时温度又常常超过49℃，因此他们在内部安装了二氧化碳检测仪与湿度仪。他们用X射线对框架的裂缝进行扫描诊断；而在位于法国桑丽思的机械行业技术中心，他们又对泡在泥浆中的钢架样品进行疲劳与冲击测试，观察裂缝是如何形成又是如何扩大，以及金属在风力引起的动态应力下的响应。他们使用超声波测距仪对铜质外层的厚度进行测量，而且拍摄下300片铜板的照片。1981年12月，“法-美自由女神像修复委员会”完成了初步诊断报告，证实了莫菲特对丹佛方面所谓“基本完好”的怀疑。1983年7月14日，该委员会发表了一份如同杂志一般厚的报告，足足有三十六页，其中提出了四种修复建议。这些建议只是在提高游客可接近度与环境的程度方面有所区别，如楼梯、电梯及休息平台。除此以外，有关建筑维修方面的建议非常一致：“确保建筑的整体性，并且在可以预见的未来，避免更多的电解作用。”他们说的电解就是指锈蚀。工程师们发现，雕像的每一个部分都存在锈蚀现象，或至少对此有影响。仅有铜质外层还能够抵抗，虽然有些铆钉孔洞和其他损伤，但还是被认为属于“正常”范围内。一旦钢架开始锈蚀，恶化过程就会失控。当支架上有一个点开始生锈时，那么这个点就会膨胀，继而使铜质外层与铁质骨架之间的弹性铰链点（可以允许铜的轻微膨胀与收缩）无法活动，然后铜会发生扭曲，并最终将铆钉顶开，使铜质外层承受更强的拉力。这个过程被称之为“顶升”，就像是一种链式反应。特别是由于雕像内外的压力差，更多铆钉被顶开，这也意味着更多水分进入，自由女神像几乎是在吸水。雕像的1.2万根骨架铆钉中，有1/3出现松动、损坏或脱落，而支架则有差不多一半发生锈蚀。石棉绝缘层早已瓦解，实际上已经因毛细作用吸收水分并加剧破坏进程。因此，支架的一些拱肋厚度已经只剩1/3。雕像长袍与脚部下方的桁架梁则“严重锈蚀”；从照片上看，它们似乎被什么金属海狸咀嚼过一般。自由女神左手捧着的书也由“锈得很厉害”的支架勉强支撑，王冠也没好到哪儿去。楼梯被腐蚀的状况也很严重，右臂的支架也是如此，火炬更是“锈迹斑斑”。所有骨架的锈蚀问题都被认为已经“危害”到系统功能的发挥。根据这份报告，火炬部分存在“明显的结构坍塌风险”，这实在是一件难以启齿的事。数百万游客肺部呼出的水蒸气在雕像内部浓缩成的水，以及雕像王冠七个尖角之一刺入举起的肱二头肌形成的那个大孔处流下的水，经过铆钉的小孔或糟糕设计的排水口（最初的设计是为了将水排出），钻进了雕像里。在冬天，雕像防水性差的问题就尤其突出，因为人们很容易就在雕像内部发现雪的踪迹。水也会从火炬的位置进入雕像，这从一开始就是个灾难。1886年，当雕像在美国组装，或者说是重新组装时，巴特勒迪要求在火炬上安装八束灯光，以点亮镀金的铜火焰。就在雕像揭幕仪式前一周，也就是10月28日，美国陆军工程部通知他调整灯光设计方案，因为原有方案会干扰港口的舰船导航系统。美国灯塔委员会海军上尉约翰·米利斯（John Millis）决定在火炬上切出两排舷窗，这样就可以从内部进行点亮了。不过，这样的亮度有限，只是在曼哈顿岛上可以看到，巴特勒迪揶揄这火焰只是“萤火虫之光”。到了1892年，上面一排舷窗的直径被扩大到18英寸，随后用玻璃封闭，并在上方加装了一扇天窗，巴特勒迪对此仍不满意。又过了24年，也就是巴特勒迪去世后的12年，一位名叫约翰·格曾·博格勒姆（John Gutzon Borglum）的艺术家对大部分火炬进行了雕刻，共切出250个矩形，安装了250块琥珀色玻璃。博格勒姆也曾雕刻过拉什莫尔山。后来，有位金属雕工写道，火炬现在就像“一只形状诡异的中国灯笼”，火炬从内到外也像一只巨大的鸟笼。窗户上有漏洞，下方的通风孔则是鸟类完美的入口，各种锈蚀问题也因此而生。