无铅汽油和地球的年龄有何关系?

长期以来,汽车燃料所使用的无铅汽油与其他燃料相比,对我们的健康和环境更友善,而这要感谢克莱尔·C.帕特森,是他促进了这一改进的实现。这位科学家最早测定了地球的确切年龄—这一数字远超出《圣经》或其他预言。此外,他还卷入到了一场同石油公司之间的斗争。

1922年,帕特森出生于美国爱荷华州,致力于地球化学领域的科学研究。他试图测量火成岩中的铅同位素,从而确定地球的年龄。根据核物理的知识,地球上的放射性元素正在缓慢地转化为其他元素,产生自然放射现象,直到它们变成非放射性元素(如铅),以后便不会再分解,而是以某种方式重新出现在放射性衰变链的顶端。

铀是元素周期表中最重的放射性元素,并能转化为铅。知道铀衰变率,以及每块岩石中铀和铅的数量,就有可能计算出这些岩石被创造的时间,或者说地球的年龄。这就是帕特森的测量方法。最终,他发现地球约有45亿年的历史。

科学逸事:17世纪,爱尔兰大主教詹姆斯·乌雪曾经根据《圣经》中的人物,推算出地球诞生于公元前4004年10月23日。尽管这一计算甚至将日期精确到了星期日,但它事实上错得很离谱,因为地球并非只有4000多年历史,而是足足有45亿年之久。

让我们继续讲回帕特森的故事。在这位地球化学家的研究过程中,他还发现了另一个令人担忧的事实,即如今的自然环境中铅含量极其之高,尤其是同过去相比。通过测量海底岩石或来自格陵兰和南极的冰核(这些样品能够显示其他遥远年代的铅含量的水平),帕特森发现,到目前为止,铅的含量已经增加了上百倍。事实上,这也是他们研究中的一个难题,因为他们的实验需要隔绝外界环境中铅元素的污染,以避免受到干扰,从而得出没有误差的结果。

为什么环境中铅的含量会如此之高呢?导致铅含量超标的部分原因是汽油中加入了能够减少爆震的四乙基铅,并在燃烧后通过排气管排放到环境中。从这时候起,帕特森开始同强大的石油公司进行斗争。帕特森将自己的发现刊登在1965年发表的《受人类污染的自然环境》一文中,指出了铅对自然环境和食物链的负面影响。

作为一种有毒金属,铅能够储存在人类的大脑、肝脏、肾脏、骨骼和牙齿中。这对于儿童来说更加危险,因为它能损害大脑的发育,并且导致贫血、高血压、肾功能障碍、免疫缺陷和生殖缺陷。

铅的有些影响是不可逆的,甚至是致命的。一些负责处理铅的工人发疯也并不是少见的情况。甚至包括杰罗姆·里古[ 杰罗姆·里古:加拿大国家水研究所研究员、教授。

]在内的一些人认为:正是铅导致了罗马帝国的衰落。罗马帝国大量使用铅制品,比如贵族们都用铅做的酒杯喝酒,这就是为什么痛风在那时是一种很常见的疾病。根据这位研究者的说法,铅对罗马贵族的神经功能的影响可能是导致帝国灭亡的关键。

在与石油公司的抗战中,帕特森的科研资格被取消,与此同时,他理应享有的科学声望也被污名化。他的研究不再受到资助(这些资助过去往往来自石油行业),帕萨迪纳市著名的加州理工学院科研中心也被施压,被迫放弃了帕特森的科研项目。正如烟草行业面对气候变化或消除负面影响时所经常做的那样,石油行业毫无道德地雇佣科学家—如罗伯特·凯赫—进行数据造假,从而反驳帕特森的观点。这些违心的科学家宣称铅的浓度对公众健康没有任何威胁。幸好,帕特森从未动摇。1973年,美国环境保护局终于重视了他的观点,《洁净空气法》获准通过,从那时起,石油公司不得不停止销售一切含铅汽油。帕特森获得了奖励,并于1978年进入了美国国家科学院。

科学逸事:来自哈佛大学威斯生物工程研究所的科学团队设计了一种人造树叶,能够通过一种特定的细菌,利用阳光将水分解为氢气和氧气,并将一氧化碳转化为**燃料异丙醇。自然界中植物的光合作用率只有1%,而人造树叶有望将这一数字提升到5%。它的系统简单易用,可以在任何地方复制。此外,它使用的催化剂也便宜易得。

汽油中铅的逐渐消除使人体血液中铅的含量大幅度下降。目前,科学界也达成了共识,即无论铅的浓度大小,它都是有毒的。简而言之,这一科学进步来源于一项本来有着其他目的的研究—而我们每个人都从中受益。公民的健康比商业利益更重要,这一切都要感谢帕特森。他是一位没有披风的英雄,是社会责任和科学严谨的典范。尼尔·德格拉斯·泰森主持的科教节目《宇宙大探索》,以及比尔·布莱森所著的《万物简史》都对他表示了赞赏。1995年,他死于哮喘发作。如今,有一颗小行星还是以他的名字命名呢。