CPatterson-with-Equipment

拯救人類免於鉛中毒的人

拯救人類免於鉛中毒的人

拯救人類免於鉛中毒的人

曾經有一位科學家抱著「雖千萬人吾往矣」的決心,粉身碎骨也要拯救人類免受毒害;然而他的知名度卻遠遠不及他對人類的巨大貢獻。

去年是他的百歲冥誕,當時我在六月號的《工業材料》月刊撰文介紹,今天 (6 月 2 日) 是他的生日,特地轉貼如下。

1965 年秋季的某一天,四名西裝畢挺的人來到加州理工學院拜訪地球化學的研究員派特森 (Clair Patterson) 。他們表明來意,要派特森該乖乖聽話,放棄含鉛汽油的研究,倘若他堅持要以一己之力抗整個石化工業,恐將無立足之地……。

派特森於 1922 年 6 月 2 日出生於愛荷華州一個人口不到一千的小鎮,在當地的學院就讀化學系畢業後,進入愛荷華大學研究分子光譜學。碩士畢業後,他隨即被徵召參加曼哈頓計畫,學會分離鈾的同位素並用質譜儀加以測定。二次大戰結束後,派特森留在芝加哥大學跟隨布朗 (Harrison Brown) 教授攻讀博士,沒想到布朗教授建議他做的題目竟是測量地球的年紀。

原來打從英國地質學家霍姆斯 (Arthur Holmes) 於 1927 年利用鈾衰變為鉛的放射性測定,測出一塊岩石已存在 30 億年,證明地球至少有 30 億年歷史,至今一直未再有進展。畢竟要尋獲更古老的岩石並非易事,且岩石因地殼變動,歷經各種地質作用,已非最原始的狀態,所測得的數據也不代表地球的真正年紀。於是布朗教授要派特森找隕石來分析,因為我們可以合理假設太陽系內的天體大約都在同一時期形成,那麼用鈾-鉛定年法來測隕石的年紀,就等於測出地球的年紀了。

派特森一聽覺得有理,而且他對鈾的放射性測定已駕輕就熟,就以此做為博士論文的題目,沒想到困難程度竟完全出乎他的意料。

他花了一年時間準備妥實驗器材,一檢測就發現隕石樣本的鉛含量過高,明顯受到汙染。當時並沒有無塵室、正壓房,他只能不厭其煩地清潔所有儀器設備、桌椅、服裝、……等,卻仍然無法完全排除鉛的汙染。

經過六年的不斷嘗試,他終於認清原來環境中到處都有鉛,包括空氣和水也都有,而且鉛含量遠遠高於他手上那微量的隕石樣本。最終他只能將實驗室內的鉛含量控制在百萬分之一克,雖不足以達到測定地球年紀的要求,但他還是憑著自己發明的鉛-鉛定年法(鈾衰變為鉛後,部分鉛的同位素會繼續衰變成穩定的鉛),可以更精確地測定岩石的年紀,而於 1951 年拿到博士學位。

第二年,派特森隨著布朗教授來到加州理工學院,終於得以打造他理想中的無塵室。很快地,他製備出鉛-鉛定年法所需的乾淨樣本,經過質譜儀分析後,於 1953 年對外公布地球的年齡為 45 億年,打破長久以來的認知。三年後他再將數字修正為 45.5 ± 0.7 億年,往後數十年科學家試圖尋求更精確的數字,但都相差無幾(最近的數字是 45.4 ± 0.5 億年)。

派特森於 1957 年攝於加州理工學院實驗室。
圖片來源:Caltech

花了十年時間終於找出地球年齡,但有件事仍讓派特森放不下心,那就是無所不在的鉛汙染。

當時對於鉛中毒雖略有所知,但鉛已為生活帶來太多便利:鉛製的罐頭、鍋子、自來水管、油漆,就連汽油也因為加了四乙基鉛而令汽車跑得更順暢平穩,人們因而普遍相信廠商與專家所宣稱的:高劑量的鉛才會對人體造成危險,日常生活不用擔心。如今派特森不禁懷疑其實我們平常接觸到鉛的數量遠遠超乎想像。

「國家鉛公司」(National Lead Company) 刊登於 1923 年 11 月號《國家地理雜誌》上的廣告,標題〈鉛有助於守護你的健康〉。

他先調查發現加州沿岸的海洋沉積物,發現其中的鉛含量到了現代突然激增,而且海水表面的鉛含量遠多於深海的鉛含量,讓他懷疑汙染源就是含鉛汽油。派特森繼續上山下海,足跡遍及荒野,果然發現汽車排放出來的鉛隨著大氣飄散各處。1965 年,他發表論文公布調查結果,從此開啟了一場艱苦的聖戰。

論文刊登後的第二天,四個來自石化工業的人來加州理工學院給他最後通牒。原來他的研究經費都是布朗教授以探勘油脈的名義,幫他向石油基金會要來的,他們怎能忍受派特森如此倒打一耙!他們要他乖乖回去研究地質學,不要再碰汙染的議題,石油基金會可以繼續贊助,否則就馬上斷絕給他的經費。

此時的派特森仍只是研究員,還沒有可以確保未來衣食無虞的終身職,但他仍不懼威脅,決心力抗到底。除了石油公司、石化工業、汽車公司等大型企業的施壓排山倒海而來,政府官員也指責他危言聳聽、打擊經濟,就連國會議員和學者們都對他冷嘲熱諷。派特森只好繼續蒐集更多證據,所幸民眾已逐漸有環保意識,加上他過去在微量測定上建立的公信力,終於還是贏得這場聖戰。

派特森於 1966 年前往南極調查鉛汙染。
圖片來源:Caltech

1970 年,美國國會通過法案要求在 1986 年以前,逐年降低含鉛汽油的比例至零(實際上直到 1996 年才全面禁用)。派特森仍持續調查飲食中的含鉛量,促成國會立法禁止罐頭、鍋子、自來水管、油漆等器具使用鉛,讓民眾不再受到鉛的毒害。這些強制規定成效卓越,截至九○年代後期,美國人血液中的含鉛量已減少 80%,世界各國也都紛紛制定法令,保護民眾免於鉛的毒害。

這都要歸功於派特森的義無反顧,他不僅測出地球的年紀,也延長了人類後代的壽命。

參考資料:

  1. Clair Cameron Patterson – Wikipedia
  2. Microsoft Word – adlerthesis06012006.doc (anthonyturton.com)
  3. Getting the Lead Out | www.caltech.edu

更多文章

© 2021 張瑞棋