2009年4月的存档

约翰镇大洪水

2009年4月21日星期二

 

1865年美国内战结束后的三十多年中,美国没有什么重大新闻,只是1889年发生在宾夕法尼亚州约翰镇的一场夺走了2209人性命的大洪水特别引人注目。

十九世纪末,以钢铁和煤炭为代表的工业革命在美国各地如火如荼地开展起来。距美国钢铁之都匹兹堡以东100公里山谷中的约翰镇,因其独特的地理位置,也迅速发展成人口超过3万的工业重镇:在这里,小康乃莫河、石溪两河交汇成康乃莫河,附近阿勒格尼山脉有丰富的煤矿资源,尤其是它还处在当时正在开凿的连接匹兹堡和费城的运河上,运输便利,是东西物流的必经之路。小康乃莫河上游二十多公里处的康乃莫水库原是建来给这段运河的供水的,可是它的修建耗时太长,从18381853年,等水库修好了,麻烦费时的水路运输已过时,而被贯穿宾州的铁路运输所取代,那条运河也基本上废弃不用了。州政府不得不将水库低价出售。几经转手后,水库最后被私人购得,改造成一帮亿万富翁的私人渡假胜地,修建起了一幢幢湖景别墅,成立了南福克渔猎俱乐部,成为这些钢铁大王、银行家们逃离匹兹堡的尘嚣、休闲娱乐的世外桃园。

水库新建时的大坝是土石筑成,大坝顶端的一侧开有溢水道,水库的水大多由此排至下游;大坝正下方还埋有可以人工调节水量的泄洪管,以便雨季时排洪用,也可以用来放空水库。随着大坝年久失修,水库几经倒手后,大坝中部曾溃决过,泄洪管也被曾经的所有者拆除、卖掉。南福克渔猎俱乐部购置此水库后,只是做了些简单的修葺,也是因为无法放空水库做彻底的维修,大坝的中部只用烂泥、树枝、茅草甚至马粪随便补补了事,殊不知一场灾难即将降临到下游无辜的人民身上。雪上加霜的是,为了方便俱乐部成员到水库的对岸,梯型的大坝坝顶被削低约60厘米以增宽坝顶便于马车通行;新建的一座跨越溢水道的小桥的桥墩增加了水流下泄的阻力;另外,为了防止水库新放养的鱼苗从溢水道溜走,桥墩间架起了格板,这样进一步妨碍了水流的下泄,尤其是当格板被枯枝败叶堵住的时候,可这并不妨碍俱乐部的富翁们在溢水道下形成的瀑布边野餐、派对。

不幸的这一天终于在1889531日这个“黑色的”星期五来临。一天前,在百年不遇的暴雨侵袭下,约翰镇这一带一天之内降水量达到20多厘米,水库大坝坝体开始渗水。凌晨,俱乐部主席昂格发现水库的水位正以每小时30多厘米的速度疯涨,就快要漫堤了。他马上组织人马一边疏通被鱼栏和杂物堵死的溢水道,一边争取开挖另一条溢水道,不过不幸遇到坚硬的岩石,没有成功。眼看大坝就要崩溃了,下午两点钟,英勇的水库水位监测员赶在自己被洪水冲走前,发出了最后的电报,通知下游“水库水位飞涨,大坝随时可能崩溃”。可是通往约翰镇的有线电报中间有一段已被洪水冲毁,这封电报在那一段不得不靠人步行接力传达,延误了人们撤退的时机。下午310分,22米高的大坝轰然倒下,两千万立方米的洪水喷涌而出,夹杂着树枝、瓦砾和动物尸体,吞噬着小康乃莫河下游河谷里的一切生命和建筑。下游东康乃莫小镇的一位机智勇敢的火车司机听到洪水的轰鸣,一边飞速倒退着他的机车回小镇,一边汽笛长鸣以警示人们洪水的来临。溃坝一个小时后,洪水抵达约翰镇,排山倒海般摧毁了大量的工厂、建筑。洪水一波接一波地持续了十多分钟,其冲进山谷后的回水也造成了相当的破坏。洪水卷起的高达二十多米的废墟被堵在约翰镇的石桥前,燃起了雄雄大火,持续了整整三天三夜。这场洪水共造成2209人丧生,1600多座房屋毁坏。

洪水过后,人们立即展开救援。州和联邦政府紧急搭建临时小木屋安置灾民。州政府“临时”征收酒税以帮助受灾的人们(但此税从此保留至今,尽管早已不再用于救助灾民)。美国红十字会在主席克劳拉巴通护士的领导下做出不少贡献,六十八岁的巴通护士本人也五个月没有离开约翰镇。就当时的条件而言,其救援速度和力度超过了2005年卡特丽娜飓风时联邦政府的反应。

康乃莫水库的拥有和使用者——南福克渔猎俱乐部的会员们——自然是造成这场洪水的责任人,正是他们疏忽了对水库的维护,导致了溃坝事故。但是直接负责修建并维护大坝的工程师几年前已去世,拥有好几位大律师会员以及其他亿万财富会员的南福克渔猎俱乐部赢得了官司,对此事故不负责任;只是大部分俱乐部会员以个人名义向约翰镇的灾民捐助,其中包括当时美国第二富有的钢铁大王卡内基,向约翰镇捐赠了一座新的图书馆以取代被洪水损坏的老馆。

120年后的今天,约翰镇早已恢复了平静。市中心原卡内基捐赠的图书馆已成为约翰镇洪水博物馆;康乃莫水库大坝原址处还能看到依然矗立着的残余的南北两段大坝;几栋当年的湖景别墅还孤零零地立在山坡上,守望着那曾经碧波荡漾、如今只有小康乃莫河静静流淌的水库遗址。当年最后截住洪流的石桥依然健在并一直作为铁路桥使用,它已成为历史的见证和约翰镇的标志,将被发光二极管重新装扮,警示后人这段历史。


生命离不开水的强极性

2009年4月9日星期四

在《生命之源》一文中,作者提出水的一个特性——“水结冰,体积却会变大”——是我们目前所认识的生命存在的必要条件,否则在自地球形成起,数十亿年后的今天,绝大部分的水会以冰的形式沉积于海洋、湖泊等底部,而限制了生命的起源和发展。

我同意作者所作的对水的假设“在结冰的时候,体积不会变大而是变小”下地球上液态水分布的分析,但对其“无论如何也演化不出来如此纷繁复杂的世界来”的结论有所保留。因为尽管液态水的分布有所限制,但是它还是可以存在于“夏天,或者赤道地带”,生命的起源还是有保障的。

我倒是认为水的另一特性对生命的起源攸关重要,那就是水的强极性。一个水分子由一个氧原子和两个氢原子组成一个等腰三角型,两个氢氧键夹角大约是108度左右(而不是《生命之源》一文中所说的120度)。由于氧比氢具有强得多的吸引电子的能力,这个等腰三角型的分子正负电荷中心不重合而呈现出很强的极性,表现在其介电常数高达81,而一般的液体如油脂等很少有超过10的。相反的,非极性分子一般由对电子吸引能力大小差别不大的原子组成,如组成汽油的各种分子(主要元素是吸引电子的能力差别不大的碳和氢);或者这个分子对称,正负电荷中心重合,比如四氯化碳(正四面体结构,碳在正中心四个氯分居四个顶点)。学过中学化学的人都知道同性相溶,即极性物质易溶于极性液体,难溶于非极性液体;而非极性物质易溶于非极性液体,难溶于极性液体。由两层磷脂分子组成的生物膜是生命细胞中的重要结构,它不仅为细胞及其内各种细胞器分隔出空间,为它们与外界环境提供屏障,而且使得承载于其表面上或嵌于其中的蛋白质分子得以完成各种必需的功能……总之,生命的正常活动离不开生物膜。生物膜中,每一个磷脂分子是一个长链,一端是极性、亲水(易溶于水)的磷酸分子,另一端是非极性、疏水(不溶于水)的脂胞分子。这样的两排分子中脂肪所在的疏水端背靠背围成一个面,朝外的都是亲水的磷酸,因而生物膜得以在水中自由存在。不难得出结论,我们目前所认识的生命都离不开生物膜,而具有强极性的水为生物膜的存在提供了可能。

试想一下,如果支持生命的液体环境是非极性或弱极性的,如液态的甲烷(土卫六泰坦的表面以下据称是甲烷的海洋),那么生物膜的结构肯定要发生变化,比如倒过来,疏水基在外,亲水基在内,还是可能存在的,但是组成生命体的大量物质——弱极性的碳氢化合物就可能被液体环境所溶解而分解掉了,生命也就无法存在。可见以碳、氢为基础的目前所认识的生命形式是离不开强极性的液体环境的。

所以说,水所具有强极性是支持生命起源和发展的重要条件。