stringtranslate.com

Клэр Кэмерон Паттерсон

Клэр Кэмерон Паттерсон (2 июня 1922 г. – 5 декабря 1995 г.) [1] был американским геохимиком . Родился в Митчеллвилле , штат Айова , Паттерсон окончил колледж Гриннелл . Позже он получил степень доктора философии в Чикагском университете и провел всю свою профессиональную карьеру в Калифорнийском технологическом институте (Калтех).

В сотрудничестве с Джорджем Тилтоном Паттерсон разработал метод датирования свинцом-свинцом на основе устоявшихся процедур датирования ураном-свинцом . Используя данные изотопного состава свинца из метеорита Canyon Diablo , он рассчитал возраст Земли в 4,55 миллиарда лет — цифру, намного более точную, чем оценки, существовавшие в то время, и которая оставалась практически неоспоренной с 1956 года.

Паттерсон впервые столкнулся с повсеместным загрязнением свинцом в конце 1940-х годов, будучи аспирантом Чикагского университета. Позднее его работа по этой теме привела к тотальной (в США и во всем мире) переоценке неконтролируемого роста концентраций промышленного свинца в атмосфере и организме человека. Его активизм в отношении этой проблемы оказался основополагающим в запрете «этилированного бензина» , а также «свинцового припоя» в консервных банках .

Ранний период жизни

Паттерсон родился в Митчеллвилле, штат Айова . Его отец был почтальоном, мать была членом местного школьного совета. У него было двое братьев и сестер, брат и сестра. [1] [2] С юных лет он развивал интеллектуальное любопытство [2] и в 1939 году он окончил среднюю школу в возрасте 16 лет. Затем он поступил в близлежащий колледж Гриннелл, где встретил свою будущую жену Лорну (Лори) Макклири и получил степень по химии в 1943 году. [1] [3] Оба студента учились в аспирантуре в Университете Айовы , где он получил степень магистра в области молекулярной спектроскопии , и они поженились в 1944 году. [4] Затем оба были заняты в Манхэттенском проекте в качестве гражданских лиц, сначала в Чикагском университете, а затем в Оук-Ридже, штат Теннесси , где он специализировался на масс-спектрометрии . [4] [5]

После Второй мировой войны Паттерсоны вернулись в Чикаго, где Лори работал инфракрасным спектроскопистом и поддерживал Паттерсона, пока он учился на доктора философии в Чикагском университете под руководством Харрисона Брауна . Проводя эксперименты в старой лаборатории, Паттерсон обнаружил широкое присутствие свинца в качестве загрязняющего вещества по всей лаборатории, в том числе в своих собственных волосах . (Эта тема — наличие свинца в атмосфере и окружающей среде — стала предметом изучения позже в его карьере. Его более поздняя работа дала шокирующие результаты, показывающие повсеместное присутствие токсичного свинца в окружающей среде.) [6] После года постдокторантуры в Чикаго, в 1952 году Паттерсон переехал с Брауном в Калифорнийский технологический институт в Пасадене, Калифорния , а именно в (теперь) Отделение геологических и планетарных наук, где они были основателями новой программы геохимии Калтеха . [4] Он оставался в Калтехе до конца своей жизни. У них с Лори было четверо детей. [7]

Измерение возраста Земли

Постдокторантская работа Паттерсона в Чикагском университете проходила под руководством Харрисона Брауна , который объединил его с Джорджем Тилтоном для изучения геологического старения кристаллов циркона . Циркон чрезвычайно полезен для геологического датирования: при формировании он собирает крошечные несовершенства урана, но никогда свинца. Из этого следует, что если свинец присутствует в цирконе, он должен был появиться в результате распада присутствующего урана. (Этот процесс известен как U-Pb датирование .) Группа измерила концентрации и изотопные составы посторонних элементов внутри циркона. Тилтон измерил уран, а Паттерсон — типы и количество свинца. [8] Целью Паттерсона было вычислить состав первичного свинца на Земле. Тогда можно было бы вычислить возраст Земли и, в свою очередь, Солнечной системы, используя те же методы на метеоритах . [ требуется цитата ]

Начав работу в 1948 году, Паттерсон вскоре заметил, что его образцы свинца были загрязнены. Возраст магматической породы, из которой был получен циркон, был известен, и измерения урана Тилтона совпадали с тем, что ожидалось в цирконе в этом конкретном возрасте; но данные Паттерсона, как правило, были искажены «слишком большим» содержанием свинца. [8] Через шесть лет группа опубликовала статью о методах определения возраста кристаллов циркона, и Паттерсон получил докторскую степень, но они не приблизились к определению возраста Земли. [ необходима цитата ]

Браун получил грант от Комиссии по атомной энергии США на продолжение работы по датированию Земли, но что еще важнее, он был выбран для ввода в эксплуатацию нового масс-спектрометра в Пасадене, Калифорния, в Калтехе. В 1953 году Браун и Паттерсон прибыли в Калтех, где Паттерсону было разрешено построить свою собственную лабораторию с нуля. Он приступил к защите всех точек входа от воздуха и других загрязняющих веществ. Он очистил кислотой все приборы и даже перегнал все отправленные ему химикаты. По сути, Паттерсон создал одну из первых лабораторных чистых комнат , чтобы предотвратить загрязнение свинцом своей работы и своих данных. [8] Он закончил свой анализ метеорита Каньон Дьябло в 1953 году и использовал масс-спектрометр в Аргоннской национальной лаборатории на изолированном железном метеорите-свинце, чтобы собрать данные о распространенности изотопов свинца. Используя новые данные, в 1956 году он опубликовал работу «Возраст метеоритов и Земли», первую статью, в которой объяснялся «истинный» возраст аккреции Солнечной системы как 4,550 Гр ± 70 млн лет; [9] [10] [11] [12] эта цифра с тех пор оставалась практически неоспоренной.

До его статьи считалось, что возраст Земли составляет около 3,3 млрд лет. Паттерсон щедро поделился заслугами за эту работу со своими коллегами. [13]

Прослеживание геохимической эволюции Земли

Способность Паттерсона изолировать свинец на уровне микрограммов из обычных пород и определять их изотопный состав позволила ему провести анализ на свинец в образцах отложений Атлантического и Тихого океанов . Выводя сравнительные базы из разных эпох, в течение которых суши сливались в океаны, он показал, что воздействие антропогенного свинца, рассеиваемого в окружающей среде, более чем в 100 раз превышало количество свинца, выщелачиваемого естественным образом в океан поверхностными потоками. [14] Паттерсону геохимический цикл свинца на Земле казался сильно разбалансированным.

Чтобы обойти ограничения доступных тогда аналитических процедур, Паттерсон разработал новые подходы. Он обнаружил, что при сравнении схожих металлов, таких как барий , поверхностные океанские воды содержали до 20 раз больше свинца, чем глубинные океанские воды. [8] Такие доказательства заставили его усомниться в общепринятом мнении, что антропогенная деятельность увеличила концентрацию свинца всего лишь в (примерно) два раза по сравнению с естественными уровнями. [ требуется цитата ]

Паттерсон вернулся к проблеме своих первоначальных экспериментов и загрязнению, которое он обнаружил в пустых пробах, использованных для отбора проб. Он определил — путем анализа образцов ледяного керна из Кэмп Сенчури в Гренландии, взятых в 1964 году и из Антарктиды в 1965 году — что уровень свинца в атмосфере начал неуклонно и опасно расти вскоре после того, как был введен тетраэтилсвинец (TEL), разработанный для снижения стука в двигателях внутреннего сгорания . Затем Паттерсон определил «свинцовые» моторные топлива и несколько других видов использования свинца в производстве как причину загрязнения своих образцов. Осознавая значительные последствия своих открытий для общественного здравоохранения, он посвятил остаток своей жизни исключению попадания свинца в окружающую среду. [8]

Кампания против отравления свинцом

В 1965 году Паттерсон опубликовал свою работу Contaminated and Natural Lead Environments of Man , положив начало его попыткам привлечь внимание общественности к проблеме повышения уровня свинца в окружающей среде, включая пищевую цепь. Он критиковал экспериментальные методы других ученых и, таким образом, столкнулся с сильным противодействием со стороны тех, кого тогда считали экспертами, включая Роберта А. Кехо [8] , известного ученого и ярого сторонника производителей свинца.

В своей кампании по удалению свинца из бензина (бензина) Паттерсон воспользовался лоббистской силой Ethyl Corporation (в которой работал Кехо) и наследием покойного Томаса Миджли-младшего (который изобрел тетраэтилсвинец (ТЭС) и хлорфторуглероды ), а также всей индустрией свинцовых добавок. После его критики свинцовой промышленности ему отказали в контрактах несколько предположительно нейтральных исследовательских организаций, включая Службу общественного здравоохранения США . [8] В 1971 году его исключили из группы Национального исследовательского совета (NRC) по загрязнению атмосферы свинцом, хотя к тому времени он был самым выдающимся экспертом по этому вопросу. [15]

Следуя аргументам Кехо, наблюдаемые уровни свинца в крови, почве или воздухе в целом назывались «нормальными», то есть значениями, близкими к средним; предполагалось, что поскольку эти уровни были обычными, они были безвредными. «Нормальный» также несет в себе часть значения «естественный». Паттерсон утверждал, что слово «нормальный» следует заменить на «типичный», и что только потому, что определенный уровень свинца был обычным явлением, это не означало, что он был безвредным. «Естественный», настаивал он, ограничивался концентрациями свинца, которые существовали до того, как деятельность человека привела к значительному загрязнению свинцом, что в последнее время широко распространилось, особенно после начала промышленной революции. [8]

В своей сверхчистой лаборатории в Калтехе, считающейся одной из первых чистых комнат, Паттерсон измерял изотопные соотношения в обстановке, свободной от загрязнения, которое спутало выводы Кехо и других. В то время как Кехо измерял свинец у (заявляемых) «не подвергавшихся воздействию» рабочих на заводе TEL и среди мексиканских фермеров, Паттерсон изучал мумии, относящиеся к периоду до железного века, и тунца, выращенного в пелагических водах. [8] Кехо утверждал, не приводя доказательств, что люди адаптировались к увеличению содержания свинца в окружающей среде. Точные положения Паттерсона заключались в том, что люди только недавно увеличили концентрацию свинца, и что короткий промежуток времени более высокого воздействия (несколько тысяч лет) был всего лишь мгновением в дарвиновской шкале времени — далеко не временем, необходимым для развития адаптивных реакций. [16]

Паттерсон сосредоточил свое внимание и свои передовые лабораторные методы на загрязнении свинцом пищевых продуктов, для которых официальные данные тестирования также сообщили о заметном увеличении. В одном исследовании он показал увеличение уровня свинца с 0,3 нг/г до 1400 нг/г — в некоторых консервированных рыбах по сравнению со свежей рыбой — где официальная лаборатория сообщила об увеличении с 400  нг/г до 700  нг/г. [17] Он сравнил уровни свинца, бария и кальция в 1600-летних перуанских скелетах и ​​показал 700-1200-кратное увеличение уровня свинца в современных человеческих костях, без сопоставимых изменений в уровнях бария и кальция . [18]

Начиная с 1975 модельного года, Соединенные Штаты ввели обязательное использование неэтилированного бензина для защиты каталитических нейтрализаторов во всех новых автомобилях. [19] Однако усилия Паттерсона привели к ускоренному отказу от свинца во всех стандартных автомобильных бензинах — но не во всех этилированных видах топлива — в Соединенных Штатах к 1986 году. К концу 1990-х годов сообщалось, что уровень свинца в крови американцев снизился на 80%. [20]

В 1978 году Паттерсон был назначен в группу Национального исследовательского совета, которая признала многие случаи увеличения загрязнения свинцом и необходимость его сокращения, но некоторые члены выступили за проведение дополнительных исследований, прежде чем рекомендовать какие-либо действия. [21] Паттерсон выразил свое мнение в 78-страничном отчете меньшинства, в котором утверждалось, что меры контроля в определенных чувствительных секторах, включая все виды этилированного топлива, системы общественного водоснабжения, контейнеры для пищевых продуктов, краски и глазури, должны быть начаты немедленно. [22]

Смерть

Паттерсон умер в своем доме в Си-Ранч, Калифорния , в возрасте 73 лет 5 декабря 1995 года. [11]

Награды и почести

Мемориалы

Наследие

Паттерсон упоминается в документальном фильме 2022 года Дерека Мюллера « Человек, который случайно убил больше всего людей в истории » . [28] Паттерсон также был показан в « Чистой комнате » — седьмом эпизоде ​​американского документального телесериала « Космос: Космическая и временная одиссея» .

Ссылки

  1. ^ abcd Дике, Уильям (8 декабря 1995 г.). «Клер К. Паттерсон, установивший возраст Земли, умер в возрасте 73 лет». The New York Times . Получено 26 февраля 2019 г. .
  2. ^ ab Patterson, Clair (1997) [Интервью проведено 5, 6 и 9 марта 1995 г.]. «Интервью с Clair C. Patterson» (Интервью). Проект устной истории. Интервью провела Ширли К. Коэн. Пасадена, Калифорния : Архив Калифорнийского технологического института . Получено 26 февраля 2019 г.
  3. ^ "SamR's Musings: Grinnellians, которых вы должны знать (или знать о которых): Clair Patterson '43". rebelsky.cs.grinnell.edu . Получено 9 октября 2022 г. .
  4. ^ abc Интервью с Ширли Коэн из архива устной истории Калтеха
  5. ↑ Биографические мемуары Джорджа Р. Тилтона.
  6. ↑ Биографические мемуары. 1998. doi :10.17226/6201. ISBN 978-0-309-06086-8.
  7. ↑ Биографические мемуары Национальной академии наук (NAS) для Клэра К. Паттерсона. См. стр. 17.
  8. ^ abcdefghi Рейли, Лукас (17 мая 2017 г.). «Самый важный ученый, о котором вы никогда не слышали» . Получено 26 мая 2017 г.
  9. ^ Коэн, Ширли «Утиный суп и свинец»
  10. ^ Деграсс-Тайсон, Нил (20 апреля 2014 г.). «Чистая комната». Космос: Пространственно-временная одиссея . Fox.
  11. ^ ab Dicke, William "Клер С. Паттерсон, установивший возраст Земли, умер в возрасте 73 лет"
  12. ^ Паттерсон, К. (октябрь 1956 г.), «Возраст метеоритов и Земля», Geochimica et Cosmochimica Acta , 10 (4): 230–237, Bibcode : 1956GeCoA..10..230P, doi : 10.1016/0016-7037(56)90036-9
  13. ^ Денворт, Лидия (2009), «Токсичная правда: ученый, врач и битва за свинец», Интегрированная экологическая оценка и управление , 5 (4), Beacon Press: 723, Bibcode : 2009IEAM....5..723D, doi : 10.1897/1551-3793-5.4.723
  14. ^ Паттерсон, Клер К. (1 сентября 1965 г.). «Загрязненные и естественные свинцовые среды обитания человека». Архивы охраны окружающей среды . 11 (3): 344–360. doi :10.1080/00039896.1965.10664229. ISSN  0003-9896. PMID  14334042.
  15. ^ Тот же (NAS) источник, что и выше. См. стр. 14.
  16. ^ Needleman, HL (1998), «Клер Паттерсон и Роберт Кехо: два взгляда на токсичность свинца», Environmental Research , 78 (2): 79–85, Bibcode : 1998ER.....78...79N, doi : 10.1006/enrs.1997.3807, PMID  9719611
  17. ^ Settle, DM; Patterson, CC (1980), «Свинец в альбакоре: руководство по загрязнению свинцом американцев», Science , 207 (4436): 1167–76, Bibcode : 1980Sci...207.1167S, doi : 10.1126/science.6986654, PMID  6986654
  18. ^ Эриксон, Дж. Э.; Ширахата, Х.; Паттерсон, К. К. (1975), «Концентрация свинца в скелете древних перуанцев», N. Engl. J. Med. , 300 (17): 946–51, doi :10.1056/nejm197904263001703, PMID  372802
  19. ^ Опыт США по поэтапному сокращению содержания свинца в бензине (PDF) , 15 июня 2003 г. , получено 12 декабря 2014 г.
  20. ↑ Уровень свинца в крови продолжает падать; предложены новые рекомендации для наиболее уязвимых групп населения, 20 февраля 1997 г. , получено 13 января 2016 г.
  21. ^ Свинец в среде обитания человека , Вашингтон, округ Колумбия: Национальная академия наук, 1980 г.
  22. ^ Тилтон, Джордж Р. (1998). «Клер Кэмерон Паттерсон». Биографические мемуары: Том 74. Национальные академии наук, инженерии и медицины . Вашингтон, округ Колумбия: National Academies Press . С. 278–279. doi :10.17226/6201. ISBN 0-309-06086-9.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  23. ^ "Медаль Дж. Лоуренса Смита". Национальная академия наук (извлечено из web.archive) . Архивировано из оригинала 27 мая 2016 года . Извлечено 3 декабря 2020 года .
  24. ^ "Премия В. М. Гольдшмидта". Геохимическое общество . Получено 3 декабря 2020 г.
  25. ^ "Лауреаты прошлых лет". Премия Тайлера за достижения в области охраны окружающей среды .
  26. ^ "(2511) Паттерсон". (2511) Паттерсон В: Словарь названий малых планет . Springer. 2003. стр. 205. doi :10.1007/978-3-540-29925-7_2512. ISBN 978-3-540-29925-7.
  27. ^ Премия Клэра С. Паттерсона
  28. ^ «Человек, который случайно убил больше всего людей в истории». YouTube . Апрель 2022 г.

Дальнейшее чтение (и аудирование)

Внешние ссылки