圖 | Pixabay
來源 | 科研圈（ID：keyanquan）
撰文 | 魏潇
1923 年，能夠提升汽車發動機效率的含鉛汽油誕生，随後迅速風靡全球。在美國，含鉛汽油在上世紀七十年達到銷售巅峰，但也将大量的鉛通過汽車尾氣排放進了空氣和環境。鉛污染不僅會導緻心髒病、癌症和中風，還會傷害人類大腦，降低認知能力，兒童對此尤其敏感。一項 3 月 7 日發表于《美國科學院院刊》（PNAS）的新研究顯示，目前超過半數美國人在幼兒時期經曆過血鉛含量超标，其中數百萬人童年時期的血鉛含量是如今警戒水準的五倍以上。這導緻了認知能力受損和智商下降，并将全體美國人的平均智商拉低了近 3 分。部分出生于二十世紀六七十年代的中年美國人，智商甚至下降了 6~7 分。
有毒燃料的誕生
上個世紀初，美國福特公司實作了汽車的流水線批量生産，駕車出行逐漸成為了一種日常。1923 年，在美國通用公司任職的化學家小托馬斯·米奇利（Thomas Midgley Jr.）成功在汽油中添加了鉛（四乙基鉛）。這提高了汽車發動機的運作效率，為公司帶來了巨大經濟效益，含鉛汽油（當時被稱為 Ethyl）也是以迅速得以推廣。
宣傳含鉛汽油的海報 | dok1, CC BY 2.0
美國由此成為“車輪上的國家”，代價也随之而來。含鉛汽油中的鉛會随着汽車尾氣進入大氣環境，它能通過呼吸進入人體，甚至可以夠穿透血腦屏障侵入中樞神經系統，傷害大腦。這種有毒的燃料不僅導緻了多起煉油廠勞工中毒死亡事件，還令美國上世紀六十年代兒童鉛中毒率攀升至驚人的 85%。但生産商卻一直堅稱他們的産品無毒無害。
扭轉這一局面的，是美國地球化學家克萊爾·帕特森（Clair Cameron Patterson）。他自 1940 年代就在采樣過程中遭遇了鉛污染，并在接下來的科研生涯裡和同僚們開展了一系列相關研究。他們發現，現代格陵蘭地區雪中的鉛含量比 100 年前增加了上百倍，而現代人骨骼中的鉛含量是 1600 年前秘魯人的 700~1200 倍。在各方推動下，美國國會于 1970 年通過了清潔空氣法案（Clean Air Act），開始對機動車尾氣排放作出限制規定。汽車廠商開始大批設計生産無鉛汽油發動機。1996 年，美國停止了含鉛汽油的銷售，美國人血鉛含量随即大幅下降，降幅達到 80%。
但是，含鉛汽油帶來的惡果并沒有就此終結，它給一代甚至幾代人留下了持久的印記。PNAS 的最新研究顯示，目前 1.7 億美國人幼兒時期血液中的鉛含量超過警戒數值。根據估算，鉛導緻的認知損害令美國人均智商下降了 2.6 分。
更多的鉛，更低的智力
這項新研究使用了美國全國健康和營養調查（NHANES）自 1976 年至 2016 年收集的近 1.2 萬名幼兒血鉛含量（blood–lead level）資料，同時結合人口學和美國含鉛汽油消費資料，對 1940 年至 2015 年間美國 1-5 歲兒童的血鉛含量進行了估算和分析。
血鉛含量是評估兒童是否遭受鉛污染的重要名額之一。美國疾病控制和預防中心（CDC）在 2012 年根據 NHANES 的普查資料引入了兒童血鉛參考值，将其定義為 5 微克/分升（μg/dL），2021 年被下調至 3.5 μg/dL。參考值主要被用于衡量兒童血鉛水準是否偏高，他們接觸鉛的情況是否需要父母、醫生或社群的警惕和幹預。研究者的計算顯示，目前 3.18 億美國人中，隻有 1.31 億人幼兒時期的血鉛濃度低于 5 μg/dL；超标的美國人則占據全國人口的多數，比例達到了 54%。在這類人群中，幼兒時期血鉛值超過 10 μg/dL 的人數近 1 億——這達到了美國兒科學會等權威機構定義的鉛中毒标準；還有約 1000 萬人幼兒時期的血鉛值超過了 25 μg/dL，是目前參考值的 7 倍。
美國人口中，40~50 歲中年人幼兒時期鉛暴露情況最為嚴重 | 論文
美國的含鉛汽油消費量在 1960 年代初期迅速上升，并在 1970 年代達到頂峰。研究者們發現，在這兩個十年出生的幾乎每個美國人都受到了含鉛汽車尾氣的毒害——論文顯示1966~1975 年間美國幼兒血鉛濃度超過 5 μg/dL 的比例達到了 100%。在這一時間段出生的美國人目前已是中年，他們中至少七成在幼兒時期的血鉛值高于 15 g/dL，還有 7% 的人高于 30 g/dL。後者是一個相當危險的數值。當血鉛濃度進入 25~60 μg/dL 這個區間時，可能會産生神經精神影響，例如反應延遲、易怒和注意力不集中，并會出現運動神經傳導減慢和頭痛。
1940~2015 年，美國含鉛汽油消耗量（黑線），以及幼兒血鉛未超标比例（紅線）的關系（實線為實際資料，虛線為估算資料） | 論文
“我真的很震驚，”論文一作兼通訊作者、美國佛羅裡達州立大學（Florida State University）社會學副教授 Michael McFarland 說，“即使我已經做好了準備，也仍然會為這些數字感到震驚。”
更令人吃驚的是鉛對智力造成的影響。論文作者們利用兒童不同程度鉛暴露導緻智商損害的國際标準，估算了美國不同鉛暴露水準人口的認知能力損傷，發現幼兒時期的鉛暴露令美國人的智商受到了不同程度的影響，人均 IQ 值下降了 2.6 分。最糟糕的情況下，出生于 1960 年代中後期的人 IQ 或可下降近 6 分。而那些幼兒時期血鉛濃度高于 30 g/dL 的 300 萬人，IQ 值降低幅度可能超過 7 分。
對于大部分人來說，IQ 值降低幾個點造成的影響或許可以忽略不計。但論文作者指出，這種變化足以使認知能力低于平均水準的人（IQ。智商和它所代表的認知能力能夠預測一個人的教育職業成就和健康财富狀态，也能從一定程度上預言 TA 的幸福程度。是以從個人層面上來說，即便是較小程度的智商損失，也可能對生活産生有意義的影響。
影響一代人
值得慶幸的是，自 1980 年起，美國幼兒的血鉛濃度開始急劇下降。研究者指出，2000 年後，血鉛值大于 5 g/dL 的人口在美國年輕群體中已屬罕見，比例已經從 2001~2005 年的 6% 一路降至 2011~2015 年的 1%。但過去數十年曾經曆過的鉛污染，仍将在可預見的未來繼續在美國人口中留下印記。
根據預測，到 2030 年，仍然有超過 40% 的美國人幼兒時期血鉛濃度高于5 g/dL，超過 20% 的人曾在幼兒時期經曆過鉛中毒（血鉛濃度大于 10 g/dL）。并且這仍将繼續拉低美國人的智商，人均 IQ 值或下降 2.03 分。
“鉛一旦以灰塵的形式被吸入、攝入或通過飲用水進入消化道，就能夠進入血液。”論文的共同作者、美國杜克大學（Duke University）臨床心理學博士生 Aaron Reuben 說，“我們中的數百萬人都有鉛暴露的曆史，這不像車禍之後傷口愈合你就健康了。這是一種完全不同的身體損害。”
接下來，研究者們希望能夠分析曾經的鉛暴露對老年人大腦健康的長期影響。此前有研究發現，兒童期鉛暴露程度高的成年人，他們的大腦老化速度也可能更快。
創造了含鉛汽油的小托馬斯·米奇利，後來還發明了氟利昂這種曾被廣泛使用的制冷劑。數十年後，氟利昂“臭氧層殺手”的角色被發現，并于 1996 年被世界各國全面禁用。米奇利一生取得了上百項發明專利，卻因為這兩大發明被後世媒體評價為“以一己之力帶來環境災難的人”。1944 年，這位才華橫溢的化學家當選美國化學會（American Chemical Society）主席，卻在同年死于自己的發明：他在晚年患上了脊髓灰質炎，癱瘓後發明了一套滑輪裝置幫助自己上下床，被其中的一條繩索意外勒死。
2021 年 7 月，北非阿爾及利亞政府宣布境内所有加油站停供含鉛汽油。自此，全世界正式擺脫了含鉛汽油（注：大陸國務院辦公廳 1998 年 2 月頒發檔案，規定從 2000 年 7 月 1 日起全國所有加油站一律停止銷售車用含鉛汽油，所有汽車一律停止使用含鉛汽油）。但鉛仍将出現在航空燃料、汽車電池、防輻射材料和建築材料裡，繼續與我們共存。
參考文獻
論文資訊
Half of US population exposed to adverse lead levels in early childhood. Michael J. McFarland, Matt E. Hauer and Aaron Reuben. PNAS. March 7, 2022. https://doi.org/10.1073/pnas.2118631119
其他參考資料：
[1] https://www.eurekalert.org/news-releases/945202
[2]https://www.bbc.com/zhongwen/simp/world-58408671
[3]https://www.cdc.gov/nceh/lead/prevention/blood-lead-levels.htm
[4]https://www.eia.gov/energyexplained/gasoline/gasoline-and-the-environment-leaded-gasoline.php
[5]https://en.wikipedia.org/wiki/Thomas_Midgley_Jr.
[6]https://en.wikipedia.org/wiki/Clair_Cameron_Patterson
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