提起為偉大事業犧牲的人,很多人想到的是在戰場上犧牲的戰士。
但事實上,人類最偉大的事業莫過于科技事業,而人類在認識世界的過程中,付出的不單是體力和腦力勞動,有時還要付出生命。
科研人員作為人類探索未知世界的先鋒,看似坐在象牙塔里,實則始終在替全人類承受巨大的風險。
著名的女科學家居里夫人是最早發現并研究放射性的人之一,為此她于1903年、1911年兩度獲得諾貝爾物理學獎,成為第一個拿了兩次諾獎的人。
1902年底,居里夫人成功從一噸瀝青渣中提煉出0.1克極純凈的氯化鐳,從而證明了鐳的存在,正是這一成果讓她獲得1911年的諾獎。
氯化鐳是一種有光澤的,像細鹽一樣的結晶,開著燈看沒什么特別,但在黑暗中它能發出幽藍色的熒光,令瑪麗.居里感到著迷。
鐳的放射性相當強,是當時人們發現的放射性最強的元素,這使得人們對放射性的研究大踏步前進,人們很快發現鐳可以用來治療癌癥,放射線對癌細胞有明顯的殺傷作用。
如今的我們知道,形成熒光,以及能殺死癌細胞的放射線,對人體健康有極大的危害。
但剛剛發現放射性的時代人們哪里知道這個,時人不但不害怕,甚至因為它能熒光而把它用作熒光涂料,因為它能治療癌癥而把它炒作成治百病的保健品。
其實居里夫人原本有機會阻止鐳的濫用,那就是一開始就拿鐳的提純方法申請專利,但她認為鐳應該用于造福人類,因此放棄了申請。
于是很快出現了鐳牙膏、鐳化妝品、涂鐳手表等一系列產品,直至出現了大量中毒案例,人們才逐漸意識到鐳是有害的。
而居里夫人作為放射性研究領域的開辟者,早期的大量實驗都是在無防護的情況下進行的,早已遭受了過量的輻射。
1934年,67歲的居里夫人因再生障礙性貧血去世。
直到這時,人們仍然不明白鐳為什么有毒,直到隨著生物學的發展,人們了解了放射線對基因的破壞,才搞明白這個問題。
很多人可能想當然地覺得,科學實驗確曾存在風險,但那已經是過去式了,時至今日,科學已經如此昌明,實驗設施已經那樣先進,只要科研人員在操作時遵守安全規范,就不會出什么問題了。
但事實上,即便在上世紀九十年代的美國,在大學的專業實驗室里,依然有人在完全遵守規范的情況下,被意外奪去了生命,可以說是以生命為代價,為實驗室安全規范測出了一個漏洞。
1996年8月的一天,達特茅斯學院無機化學家凱倫.維特哈恩正像往常一樣,用二甲基汞對核磁共振波譜儀進行校準。
就在這時意外發生了。剛用完的移液管滴下兩滴二甲基汞,好巧不巧正滴在她帶著乳膠手套的手上。
凱倫倒也沒太當回事,但出于職業素養,她還是暫停工作脫掉手套,并用大量清水沖洗手部,之后就繼續該干啥干啥了。
之后的幾天也并沒有任何異樣,凱倫幾乎把這事兒忘了。
直到幾周之后,凱倫發現自己的平衡感突然變差,還時不時有眩暈感,她覺得自己可能最近有點太累了。
凱倫身為大學的教職人員工作也是十分繁忙,一天她照常走上講臺上課,卻發現自己寫板書變得吃力起來,就像手臂和手指不協調一樣,寫出來的字沒法看。
這可是從來沒有過的情況。
情況變得越來越嚴重,凱倫開始口齒不清,甚至視野變得狹窄,也就是只能看見眼前一小塊兒,失去了“余光”,這讓她差點遭遇了車禍。
凱倫不得不進了醫院。她的這些癥狀太像汞中毒了,醫生給她做了血檢,不出所料,凱倫血液中的汞含量達到4000微克每升,超過安全值4000倍!
凱倫這些癥狀聽起來像是得了腦卒中,中毒怎么會造成這些癥狀呢?體溫計里就有的汞,真有這么大的毒性嗎?
汞元素,也就是俗稱的水銀,在地表儲量比較豐富,其在常溫下呈液態,因此不需要打磨拋光就能亮晶晶的,自古就吸引了人們的注意力。
古人提煉汞的方法是將朱砂置于火上煅燒,揮發出的汞蒸氣經過一根連接在爐頂的管子被收集起來,凝結成純的汞。
汞有防腐的作用,秦始皇墓里據說有大量水銀,被做成江河湖海的樣子環繞著棺槨,既防腐又防盜,也有直接把大量水銀灌進尸體的。
然而很不幸的是,古人還認為汞有藥用價值,而且它的“藥效”不一般,它能直接讓人長生不老。
從秦始皇到明世宗,以及無數古代社會的上層精英們,前赴后繼的用汞、鉛等各種重金屬配制仙丹,懷著激動的心情吃下去。
吃下去的后果當然是中毒。于是就有了魏晉名士放浪形骸的各種“美談”,其實現在看來很多都是重金屬中毒的癥狀。
父母身體里的重金屬超標還會影響到下一代的健康,有考證認為,《紅樓夢》中薛寶釵身上“胎里帶來的一股熱毒”,其實就是她父母嗑仙丹中毒把她連累了。
近現代以來隨著工業化的發展,汞中毒也從上層精英的特權變得大眾化起來。
在人類還沒意識到環境治理的重要性的時代,很多化工企業將廢水直接倒進江河湖海,住在化工廠周圍的居民首當其沖,成為群體中毒事件的受害者。
上世紀五十年代的日本,為了經濟建設不顧環境以及人民的健康,熊本縣水俁市爆發了著名的“水俁病事件”。
先是當地人發現鎮上的貓咪集體發瘋,狀若癲狂地“跳舞”,幾天后紛紛跳海自盡,如同中了邪一般,十分恐怖。
不久后人也開始發病,出現口流涎水、四肢抽搐乃至更嚴重的精神/神經病癥狀,人倒不至于像貓一樣跳海,但會逐漸意識不清,最后在重度昏迷中去世。
水俁市緊急成立了調查委員會,發現居民的血液里汞含量嚴重超標,確定是汞中毒導致了水俁病。
但水浪作為一座濱海小城,居民大多是漁民,并不從事接觸汞的職業,怎么中的毒呢?
經過一番調查,原來問題的源頭是水俁市納稅大戶窒素株式會社,在海邊建的一座化肥廠。
化肥廠居然把含汞的廢水直接倒進海中,而海邊的老百姓則是由于吃了海里的魚而中毒。
含有重金屬的廢水倒進自然水體中,先是被微生物吸收,從而進入食物鏈,經過小魚吃蝦米,大魚吃小魚的過程,最終大魚體內的汞含量將達到水體含量的幾萬倍,然后大魚再被人吃掉……
相當于大自然把人排放的重金屬濃縮好了還給人類。
而且,像這樣經過生物鏈加工的汞的毒性,比一開始廢水中的汞的毒性還要大。工業廢水中的汞往往是氯化汞、硫酸汞等無機汞,雖然也是劇毒,但中毒所需劑量相對較大,人體對它們的吸收也較慢。
但如果這些無機汞在進入人體前,先在微生物、動物的體內走一遍,汞原子在生物體內難免喜新厭舊,跟撲面而來的基團結合成更可怕的有機汞。
滴落在凱倫手上的二甲基汞就是有機汞的一種,由一個汞原子和兩個甲基化合而成。
汞對人體的危害本來就極大,而插上基團的翅膀更是令它如虎添翼,使它更易于被人體消化道甚至皮膚吸收,并且更輕易的突破細胞膜以及胎盤屏障、血腦屏障這些人體中的物理防線。
尤其是二甲基汞,別說是人體中的屏障了,后來的實驗表明,即便是實驗室中常用的乳膠手套、丁腈手套對二甲基汞也是形同虛設,可憐的凱倫,二甲基汞從滴到手套上到滲入她的皮膚只用了15秒!
人體中血液將近5升,凱倫剛入院時血液中汞含量是4000微克每升,也就是血液中共有20毫克汞——這雖然已經遠超安全值,但更可怕的是,滴到她手上的量不止這個數。
移液管一滴水的重量大概40毫克,而二甲基汞的常溫密度是水的3倍,那么一滴就是120毫克,也就是說被凱倫吸收的二甲基汞應該有240毫克之多!可血液里只有20,剩下的在哪兒呢?
答案是在腦子里。
這正是二甲基汞的另一大可怕之處,有極強親脂性的二甲基汞進入人體后會逐漸富集在脂肪含量高的器官中,大小腦于是首當其沖成為重災區。
二甲基汞分子穿過細胞膜,在細胞內部左擁右抱,與各種酶或蛋白質結合。
細胞原本像一個精細管理的工廠,生產流程環環相扣,如今被汞這個流氓闖進來,打斷各種流程,細胞的生命活動無法進行,紛紛凋亡。
腦細胞的大量死亡使腦子肉眼可見的萎縮,使人像逐漸癡呆了一般。其實不難看出汞中毒的部分癥狀跟阿爾茨海默病相仿。
查明是汞中毒后醫生立刻對凱倫進行了螯合治療。
這是治療金屬中毒的常用療法,每種螯合劑都有其針對的金屬元素,將螯合劑注入體內后,螯合基團就像一個個小蟹鉗子,一旦遇到目標金屬元素,就將它牢牢鉗住,形成環狀絡合物。
這種環狀物十分穩定,將很快隨著新陳代謝排出體外,毒也就解了。醫生給凱倫注射了針對汞的螯合劑。
然而,二甲基汞實在太頑固了,它已經跟神經細胞里的羥基、胺基、硫氫基如膠似漆了,醫生給它分配的對象它雖然也不好拒絕,但總體上十分抗拒,螯合治療進行的很不順利。
這種不順利對凱倫是致命的。隨著時間的拖延,凱倫的腦細胞每時每刻都在凋亡,進入醫院三周后,凱倫已經完全失去意識了,但治療仍然沒有完成。
腦細胞十分特殊,在人1歲以后就不會再生了,也就是說我們身上的肉剜掉一塊可以再長,但腦袋里的神經元死一個就少一個。
這也就意味著,即便此時完成了解毒,凱倫已經受到的損傷是不能恢復的。
1997年6月,凱倫醫治無效去世。去世前很久她就已經對一切外界刺激無反應了。
凱倫沒有白白犧牲,由于她在那場發生意外的實驗中完全遵守了安全規范,因此人們意識到現行的規范存在巨大的安全隱患。
在美國,化學實驗室的安全管理制度是由美國職業衛生與健康管理署、美國運輸部、美國環境保護署以及實驗室所在地方政府相應部門聯合制定的。
凱倫中毒事件后各部門趕緊給現行管理制度打補丁。
凱倫的同事們對各種材料的防護力進行測試,測試過程中人們再次驚嘆于二甲基汞的滲透能力——不僅是乳膠手套,傳統的丁腈手套、氯丁手套也是說滲透就滲透。
意識到自己之前對有機汞危險性的認識竟如此不足,凱倫的同事們一陣陣后怕。
最終他們發現塑料層壓手套對二甲基汞以及類似物質可以形成有效的防護,他們在報告中建議人們在對二甲基汞進行操作時,把塑料層壓手套戴在氯丁手套外面。
人類認識世界的過程就是這樣,無數先輩披霜露,斬荊棘,以有尺寸之地。凱倫用生命換來的經驗教訓,至少對我們活著的人來說是無比寶貴的。
為了紀念她,達特茅斯學院設立了一個以凱倫.維特哈恩命名的年度獎項頒發給杰出的科研人員。
參考文獻:
許紅霞.《美國試驗室安全管理簡介》.第三軍醫大學學報
《可怕的有機汞 兩滴就毀了一位科學家》.環球網.2018