图片来源:Pixabay

撰文 | clefable
审校 | 王怡博

3年前8月的最后一天,炙热的空气“点燃”一个令人欣喜的消息。这个消息仅关于一个非洲北部国家(阿尔及利亚)的汽车加油站关闭,但它同时也象征着人类和一种有毒化合物——存在于含铅汽油中的四乙基铅(tetraethyl lead)长达一个世纪的密切接触,终于完全断绝

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联合国环境署执行主任英格·安德森表示,“从全球健康和环境的角度来看,成功实施含铅汽油禁令是一个巨大的里程碑。含铅汽油在100年内引发的疾病和死亡影响了数亿人的生活,并导致全球的环境退化。如今我们成功消除了这一危险因素,应感到斗志昂扬……”



用爱好和贪婪打开潘多拉魔盒

不过在100年前,含铅汽油为何会诞生,那就绝对绕不开美国机械和化学工程师小托马斯·米奇利(Thomas Midgley Jr.)(2023年3月,环球科学曾发了一篇详细讲述米奇利的文章,点击阅读“他发明了氟利昂和含铅汽油:美国“最有害”的发明家,最终死于自己的发明”)。

出生在美国宾夕法尼亚州的米奇利从小就喜欢为已知的物质,寻找新用途。1916年,米奇利加入通用汽车公司时,正值美国汽车时代的黎明——福特已研发出了T型车,但还欠缺更强大的发动机。在当时通用汽车研究主管查尔斯·凯特林(Charles Kettering)的指导下,米奇利接下了这项任务,潜心研究了数千种物质,最终找到了可以减少汽油爆震的四乙基铅

1925年的福特T型旅行车,图片来源:维基百科

汽油爆震的出现是因为,当汽车发动机中的火花塞点火后,火焰前锋还没完全传播到整个燃烧室时,未燃烧的混合气在高温高压下自发爆燃,类似于小型爆炸。这种爆燃会产生剧烈的压力波冲击燃烧室壁,极大缩短发动机的寿命。现今,汽车中通常会装有爆震传感器,用于检测爆震的发生。

较为讽刺的是,20世纪20年代的人们已经初步了解了铅的危害,但这并没能阻止通用汽车公司将四乙基铅添加进汽油中,而后将其称为“乙基汽油”推向市场。正如我们所熟悉的,T型车成为爆款,而这种汽油也随着汽车的普及走向了全世界。

一晃30年之后,科研人员才明确四乙基铅是一种剧毒物质,其毒性可以达到金属铅的100倍。皮肤接触四乙基铅或吸入其挥发物,皆会导致中毒。米奇利就是自己这项发明的早期受害人之一。在1924年的记者发布会上,为了消除公众对含铅汽油的恐惧,他将四乙基铅倒在自己的手上。不出意外,他很快由于急性铅中毒病倒了,但仍然隐瞒了这一消息。恢复后,他又开始了新的工作,但这些铅留在了他的体内,一直并未消失。



那些智商降低、精神异常的孩子

近年来,一些研究分析提供了更为全面的视角,让我们得以了解使用含铅汽油的一个世纪里,它产生的负面影响。2022年,佛罗里达州立大学和杜克大学的3位研究人员在《美国科学院院刊》(PNAS)上发表了一项研究,分析了美国1.2万名年龄在1~5岁间儿童的血铅水平——他们或是在含铅汽油使用的高峰期(从1976到1980年)出生,或是在停用含铅汽油之后(从2015至2016年)出生。

他们发现,在1976年及之后的样本中,几乎90%儿童的血铅浓度都超过了5 µg/dL,而在2015年及之后的样本中,只有53%超过了这一数值。据世界卫生组织(WHO)公布的数据,儿童尤其容易受到铅的伤害,即使血铅浓度低至3.5μg/dL,也会损伤他们的智力,导致各种行为障碍和学习问题等

WHO认为对于儿童而言,并没有安全的血铅浓度。而据PNAS的研究,有超过1.7亿美国人(超过美国人口的一半)在儿童早期接触过高水平的铅,有多达数百万人的血铅含量更是达到了30µg/dL。

3块氧化铅和中间的纯铅方块(图片来源:维基百科

铅是一种慢性的神经毒素,但相比之下,四乙基铅在人体内会转变为强劲的神经毒素——三乙基铅。三乙基铅可以直接穿透血脑屏障,抑制人脑中一些关键的酶,并直接损伤人的中枢神经系统。轻度四乙基铅中毒后,会引发易兴奋、急躁、焦虑不安等神经症,如果是重度中毒,则会躁动不安、精神错乱,甚至出现幻觉、暴力行为等症状。

据PNAS的研究,截至到2015年,含铅汽油给美国人认知能力带来的损失为,平均每个人损伤2.6个智商点,共计损失了8.24亿个智商点。除了智力下降外,近期,这3位研究人员又发表了一项时间跨越长达75年(从1940年到2015年)的、有关含铅汽油影响的论文。

他们发现,在这75年间,四乙基铅在美国共导致了1.51亿个心理健康障碍病例,以及数百万个精神疾病病例。研究已于12月4日发表于《儿童心理学与精神病学杂志》(Journal of Child Psychology and Psychiatry)。

这项研究分析了美国儿童血铅水平的历史数据、美国含铅汽油的使用模式以及心理健康问题的人口统计数据,并通过一个综合性的心理健康指标——精神病理学因子(简称“p因子”),评估了含铅汽油对多种精神病理症状易感性的影响,包括焦虑、抑郁、强迫症、注意力缺陷/多动障碍(AD/HD)等。

结果显示,含铅汽油共导致美国人增加了6.02亿精神病理学因子点,其中增长最为明显的是焦虑、抑郁等的患病率,其次是注意力缺陷/多动障碍,再是情绪不稳定、易焦虑、敏感等神经质症状。除此之外,受含铅汽油的影响,美国人的责任心也有降低。

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该研究的合著者、弗吉尼亚大学的助理教授亚伦·鲁本(Aaron Reuben)说:“我倾向于将X世代(1965-1980年,介于美国‘婴儿潮一代’和‘千禧一代’之间)称为’铅一代’。这一代人接触含铅汽油的时间最长,而且预计他们会继续出现更明显的内化状况,包括焦虑、抑郁和注意力缺陷/多动障碍等。”在1966年至1970年出生的人,出现精神障碍的比率最高,这也与含铅汽油在这一时期的使用达到顶峰相吻合。

除了含铅汽油外,在这一时期,美国的窗台、门、门框、楼梯和门廊等,在装修时也会使用含铅涂料,这种涂料直到1978年才被禁止。鲁本表示,如果将这些也考虑在内,研究中的估计值将会更高。

他还提到,现在铅仍然被用于多种类型的炊具、化妆品、油漆、飞机燃料和汽车电池等——这个清单不胜枚举,但对于其中的大部分含铅产品,我们其实已经有了更好的替代方案。因此也许是时候结束这种情况了。

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还有更多的事情要做

去年7月,《自然》发文纪念了Mitsunobu Tatsumoto和克莱尔·卡梅伦·帕特森于60年前在《自然》上发表的一篇文章。(2022年3月,环球科学曾发了一篇详细讲述帕特森的文章,点击阅读“他无意间发现了空气中的致命“毒物”,拯救了几代人的健康,却险被美国石油公司封杀”。)

论文揭示了海洋因含铅汽油的使用,而遭受了严重的铅污染,而其中大部分的铅来自于人类活动。《自然》表示这是一个里程碑式的突破,促发了此后有关含铅汽油使用对公共卫生影响的争论。与此同时,人们开始充分认识到铅对人体的各个系统都有伤害,会损害肾脏、心血管系统、生殖系统以及大脑。

3年前的8月末,联合国环境规划署发布声明称,禁止使用含铅汽油这一举措让全球每年避免了120多万人早逝。不过截至2021年,全球仍然有超过150万人死于铅暴露造成的心血管问题。而全球仍有三分之一儿童的血液中,铅含量处于危险水平,足以引发不可逆转的脑损伤、智力障碍、行为障碍、肾病和心血管疾病等等。

对于儿童,值得一提的是,他们很喜欢将手中的东西放进嘴里,而且一旦摄入铅,吸收的剂量约是成人的4~5倍,所以特别容易发生铅中毒。未来,我们还需要更进一步提高对全球铅中毒的认识,保护儿童和处于铅暴露威胁中的成年人。

“对大多数人来说,铅的影响就像低烧一样,”鲁本说,“你也许不会寻求治疗,但你肯定会感觉比没有发烧时更难受。”


参考链接:
https://www.unep.org/zh-hans/xinwenyuziyuan/xinwengao-31
https://www.eurekalert.org/news-releases/1065637
https://www.nature.com/articles/d41586-023-02368-0
https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2118631119
https://www.epa.gov/newsreleases/biden-harris-administration-issues-final-rule-requiring-replacement-lead-pipes-within
https://scienceblog.cincinnatichildrens.org/airborne-lead-exposure-in-childhood-linked-to-behavioral-problems-in-adolescence/
https://theconversation.com/epa-has-lowered-the-screening-level-for-lead-in-soil-heres-what-that-could-mean-for-households-across-the-us-224609
https://news.fsu.edu/news/science-technology/2024/12/06/two-fsu-professors-part-of-widespread-national-coverage-on-lead-exposure-study/
https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/lead-poisoning-and-health
https://www.cdc.gov/lead-prevention/symptoms-complications/index.html

作者 环球科学

《环球科学》杂志