万物简史书摘——第三部 一个新时代的黎明之第十章
⚙️ 第十章把铅撵出去 ✔️ 铅和氯氟烃的危害 🔘 20世纪初大家都知道铅很危险，但它仍然以各种形式存在于消费品之中。几乎每一件产品都会给消费者的生活中增加一点铅。人接触机会最多、接触时间最长的，还是添加在汽油里的铅。 🔘 铅是一种神经毒素。体内铅的含量过高，会不可逆地损害大脑和中枢神经系统。引起很多病症如失明、失眠、肾功能衰竭、失聪、癌症、瘫痪和抽搐。急性发作的时候会产生幻觉，接着会导致昏迷或死亡。 🔘 1921年，米奇利在俄亥俄州代顿的通用汽车研究公司工作期间对一种名叫四乙基铅的化合物做了研究，发现它能大大减少震动现象，即所谓的发动机爆震。他还发明了氯氟烃。 🔘 半个世纪以后人们才发现，氯氟烃正吞噬着平流层里的臭氧。 ▪️ 臭氧是氧的一种形式，每个分子含有三个而不是通常的两个原子。 ▪️ 臭氧在地面上是一种有害物质，在高高的平流层却是一种有益物质，因为它吸收危险的紫外辐射。有益的臭氧的量并不很大。即使均匀地分布在平流层里也只能形成大约2毫米厚的一层。这就是它很容易受扰动的原因。 ▪️ 氯氟烃的量也不大、悬浮的时间还很长，只占整个大气的大约十亿分之一破坏力却很强（1千克氯氟烃能在大气里捕捉和消灭7万千克臭氧）；平均停留一个世纪左右不停地造成破坏。一个氯氟烃分子增加温室效应的本事，要比一个二氧化碳分子强1万倍左右。
✔️ 如何确定事物的年龄？ 🔘 20世纪40年代，威拉德·利比快要发明放射性碳年代测定法，获得了1960年的诺贝尔奖。 ▪️ 生物内部都有一种碳的同位素碳-14，生物一死马上以可以测定的速度开始衰变。 ▪️ 碳-14大约有5600年的半衰期（任何样品消失一半所需的时间），通过确定某种特定的碳样的衰变程度，就可以有效地锁定一个物体的年代，虽然是在一定限度以内。 ▪️ 经过八个半衰期以后，原先的放射性碳只剩下0.39%。这个量太小，无法进行可靠的测算，因此碳-14年代测定法只适用于年代不超过4万年左右的物体。 🔘 放射性碳年代测定法的瑕疵 ▪️ 利比公式里有个名叫衰变常数的基本成分存在3%的误差。科学家们没有修正每个计算结果，而是决定保留这个不准确的常数。“只要把今天见到的每一个以放射性碳年代测定法测定的年代减去大约3%。”问题没有完全解决。 ▪️ 碳-14的样品很容易被别处的碳污染（比如一小点儿连同样品一起被采集来的而又没有被注意到的植物）。对于年代不大久远（小于大约2万年）的样品来说稍有污染并不总是关系很大，而对于年代比较久远的样品来说可能是个严重的问题，因为统计中的剩余原子数实在太少了。 ▪️ 利比的方法是以假设大气里碳-14的含量以及生物吸收这种物质的速度，在整个历史进程中是始终不变的为基础的。事实并非如此。大气里碳-14的数量变化不定，取决于地球的磁场能否有效地改变宇宙射线的方向；在漫长的时间里，变化的幅度可能很大。 ▪️ 计算结果可能由于表面看来毫不相干的外因比如动物的饮食结构而完全失去意义。吃了大量的鱼会使人骨头的年代看上去比实际的要古老。 🔘 科学家们发明了别的办法来测定古代物质的年代，其中有发热光测定法和电子自旋共振测定法。 ▪️ 前者用来测定存留在泥土里的电子数；后者以电磁波轰击一件样品来测定电子的振动。 ▪️ 即使用最好的方法也无法测定20万年以上的东西的年代，也根本无法测定岩石那样的无机物质的年代。但这对测定行星的年龄来说必不可少。 ✔️ 如何测量地球的年龄？ 🔘 阿瑟·霍姆斯希望以测定铀衰变成铅的速率来测定岩石的年代，能测定地球的年龄。他在1946年较有把握地宣布，地球至少已经存在30亿年，很可能还要长。 ▪️ 许多人尽管乐意赞赏他的方法，却认为他得出的不是地球的年龄，而只是组成地球的材料的年龄。 🔘 哈里森·布朗发明了一种统计火成岩（即通过加热形成的岩石，而不是通过沉积形成的岩石）里铅同位素的新方法。1948年，克莱尔·彼得森开始着手这个项目。 ▪️ 测定地球年龄需要有极其古老的岩石，内有含铅和铀的晶体，其古老程度几乎与这颗行星一样。但真正古老的岩石在地球上是很难找得着的。 ▪️ 实际上要等到太空时代，才可能有人貌似有理地说明地球上古老岩石的去向，这真是不可思议的。（答案在于板块构造） 🔘 彼得森只能在材料非常有限的情况下把这一切搞清楚。他突然聪明地想到可以利用地球之外的岩石——陨石，从而绕开缺少岩石的问题。 ▪️ 他假设许多陨石实际上是太阳系早期留下来的建筑材料，因此多少保留着原始的内部化学结构。测定了这些四处游荡的岩石的年代，你也就（接近于）测定了地球的年龄。结果证明非常正确。 ▪️ 地球形成之初就存在的石头，且没有收到后期改造；铅含量要够高，而铀含量要很低，否则铀的衰变会导致铅含量变化；有这种石头吗？它就是铁陨石。 ▪️为了防止样本被大气里铅严重污染，他建立了一个消过毒的实验室——世界上第一个无菌实验室。 🔘 1953年春，他及时获得了一台新型的质谱仪，可以用来发现和测定秘藏在古晶体里的微量铀和铅。此后不久彼得森宣布地球的确切年龄为45.5亿年（误差7000万年）。麦格雷恩：“这数字50年以后依然没有改变。” 经过200年的努力，地球终于有了个年龄。 ✔️ 大气中铅的问题 🔘 40年来对铅的影响的每项研究，全是由铅添加剂的制造商们提供资金的。 🔘 彼得森需要把大气里铅的浓度与1923年四乙基铅开始商业生产之前的浓度进行比较，他突然想到，冰核可能会提供这个答案。他发现1923年之前，大气里几乎没有铅；自那以后，铅的浓度不断危险地攀升。现在，把铅撵出汽油成了他一生的追求。 ▪️ 冰核研究的基础：在格陵兰岛这样的地方，每年的积雪层次很分明（因为季节温差使得冬季到夏季的积雪颜色稍有不同）。只要往前数一数这些层次，测量一下每一层里铅的含量，就可以计算出几百甚至几千年里任何时候全球大气里铅的浓度。许多现代气候学的研究工作都是建立在这个基础上的。 🔘 由于他的努力，最后提出了《1970年洁净空气法》，并于1986年在美国停止销售一切含铅汽油。美国人血液里的铅浓度几乎马上下降了80%。1974年，美国禁止使用氯氟烃，第三世界国家到2010年才加以禁止。
📝 摘录 🔖 今天每个活着的美国人血液里的铅浓度，仍要比一个世纪以前的人高出大约625倍。大气里铅的含量还在以大约每年10万吨的速度继续增加，而且完全是以合法的方式，主要来自采矿、冶炼和工业活动。美国还禁止在家用油漆中添加铅，正如麦格雷恩所说，“比大多数欧洲国家晚了44年”。考虑到铅的惊人毒性，美国直到1993年才在食品罐头上停止使用焊铅，这是不可思议的。 🔖 克莱尔·彼得森于1995年去世。他没有因为自己的成就而获得诺贝尔奖。地质学家向来没有这个资格。更令人不解的是，尽管他在半个世纪的时间里坚持不懈，大公无私，取得越来越大的成就，他也没有获得多少名气，甚至没有受到多大重视。我们有理由认为，他是20世纪最有影响的地质学家。然而，谁听说过克莱尔·彼得森来着？大多数地质学教科书没有提到他的名字。最近出版的两本有关测定地球年龄的历史的畅销书，竟然还把他的名字拼错了。2001年初，有人在《自然》杂志里就其中的一本书写了一篇书评，结果又犯了一个错误，令人吃惊地认为彼得森是个女人。
