克莱尔·卡梅伦·帕特森
克莱尔·卡梅伦·帕特森（英语：Clair Cameron Patterson，1922年6月2日—1995年12月5日），美国地质学家和地球化学家，出生于美国艾奥瓦州米切尔维尔，芝加哥大学博士，曾于加州理工学院任教。
| 克莱尔·卡梅伦·帕特森 Clair Cameron Patterson | |
|---|---|
| 出生 | 1922年6月2日 美国艾奥瓦州米切尔维尔 |
| 逝世 | 1995年12月5日（73岁） 美国加利福尼亚州海牧场 |
| 国籍 | 美国 |
| 母校 | 格林内尔学院 芝加哥大学 爱荷华大学 |
| 知名于 | 铅铅测年法、推动禁用四乙基铅 |
| 配偶 | Lorna "Laurie" Patterson （1944年结婚） |
| 儿女 | 4 |
| 父母 | 父亲：Claire Cameron Patterson (1895.06.27–1972.07.16) 母亲：Vivian Henney Patterson (1891–1985) |
| 奖项 | 1973年：美国国家科学院颁发的J. Lawrence Smith Medal 1980年：戈尔德施米特奖 1995年：泰勒环境成就奖 |
| 科学生涯 | |
| 研究领域 | 地球化学 |
| 机构 | 加州理工学院 |
| 博士导师 | 哈里森·布朗 |
帕特森与乔治·蒂尔顿合作，改进铀铅测年法，发明了铅铅测年法。通过测定代亚布罗峡谷陨石中铅的同位素的含量，他在1956年计算出地球的年龄约为45.5±0.7亿年。[1]
帕特森早在1940年代还是芝加哥大学研究生的时候就发现自己的样品受到铅污染，后来研究地球年龄的过程中他发现铅工业是大气和人体内的铅含量急剧上升的原因。他的努力和呼吁在禁用四乙基铅和食品罐头铅焊料的运动中贡献巨大。因为以上的贡献，他被称为20世纪影响最大的地质学家。[1]
早年生活
帕特森在1922年6月2日出生于美国艾奥瓦州米切尔维尔，在格林内尔学院获得化学学位，并认识了他的妻子 Lorna (Laurie) McCleary。之后他和妻子一起前往艾奥瓦大学就读硕士学位，研究分子光谱学。之后他和妻子都参与了曼哈顿计划，先是在芝加哥大学工作，再到田纳西州橡树岭，并且接触到质谱法。[2]
战争结束后帕特森和妻子回到芝加哥，他的妻子获得红外线光谱学研究员职位，而帕特森则在芝加哥大学哈里森·布朗的指导下就读博士班。在芝加哥大学担任一年博士后研究员后，帕特森和布朗于1952年前往加州理工学院地质与行星科学系任教，并且是该系地球化学组的创始师资。[3]帕特森之后直到退休都任职于加州理工学院，并且和其妻育有4名子女。[4]
地球年龄的测定
布朗在芝加哥大学期间开发出一套计算火成岩中铅同位素含量的新方式，并且让帕特森在1948年时以此作为他的博士论文主题。这段期间帕特森在陨石是太阳系形成后未能形成体积较大天体而被遗留在太空中的物质这项假设下进行研究，这暗示量测出陨石的年龄就可知道地球大约的年龄。帕特森用了数年时间收集陨石样本，并于1953年获得来自代亚布罗峡谷陨石的最终实验样本。之后他将样本带到阿贡国家实验室以当时最新式的质谱仪进行实验。
在1956年10月一次于威斯康辛州举办的会议之后，帕特森公布了他的研究成果。他宣布地球的年龄约45.5亿年（误差范围正负7千万年）。这个年龄值至今仍被认可，虽然误差范围已经缩小到正负2千万年。[5]
地球化学演化研究
帕特森当时已能从寻常岩石中以微克级的铅确认由哪些同位素组成，并且让他得以从大西洋和太平洋底的沉积物样本分析其中的铅同位素。在不同年代从陆地送入海洋的沉积物中，帕特森发现了海洋中的铅来自人类活动的含量是自然过程的80倍，这代表了铅的地球化学循环失去平衡。
而当时化学分析技术的限制让帕特森以其他种方式进行相关研究。他发现在深海海水中铅含量是表面海水中的3到10分之1，相较之下，钡等和铅类似的金属在不同深度的含量却与铅相反。这让他对当时普遍的观点，即铅浓度变化是由两个自然界的量级组成的因子感到怀疑。
帕特森回到最初他的实验中所碰到的问题，以及他在取样中发现的铅污染。他从来自格陵兰的冰核样本中确认大气层中的铅含量在四乙基铅被加入汽油以减少内燃机的爆震后快速增加。他随后确认了铅在许多方面的使用是他的样本被污染的原因，而他的发现会对大众的健康有显著影响。因此帕特森的余生致力于避免铅进入环境造成污染。
对抗铅中毒
自1965年帕特森出版了《Contaminated and Natural Lead Environments of Man》开始，他试图让社会大众注意到铅因为工业上大量使用使环境和食物链中铅含量增加产生的问题。也许部分是因为他批评其他科学家的实验方式，他的观点因此被罗伯特·基欧等当时被大众公认的专家反对。
帕特森致力于确保汽油中不再含铅，并且他拒绝了雇用基欧的乙基公司的游说，以及反对使用托马斯·米基利所发明的化学物质，其中包含了四乙基铅和氯氟烃，而这代表他要和与铅添加剂有关的化学工业对抗。因为帕特森对铅化学工业的批评，他因此被许多研究机构拒绝合作，其中包含了所谓立场中立的美国公共卫生局。1971年美国国家科学研究委员会拒绝他参加大气层铅污染的座谈小组，即使他在当时被认为是这方面最重要的专家。[6]
帕特森的努力最终使美国国家环境保护局于1973年宣布将逐步使美国的含铅汽油减少60%至65%，最终于1986年全美国停止使用含铅汽油。在此之后美国人的血铅浓度于1990年代晚期比停用含铅汽油以前下降最多80%。[7]
接着，帕特森把注意力转移到了因为缺乏类似实验的数据，而被忽略的罐头食物铅含量增加问题。在其中一项研究中，他发现每公克罐头鱼肉的铅含量比新鲜鱼肉多了0.3到1400奈克，而官方实验室的报告则称多了400到700奈克。[8]他检验了1600年前秘鲁人骨架中的铅、钡和钙含量后，发现现代人骨架中的铅含量高达古代秘鲁人的700到1200倍，而钡和钙的含量则没有明显增加。[9]
1978年帕特森进入美国国家科学研究委员会的相关小组，并且他许多新增的要求减少使用铅的建议被接受，但也被认为还需要更多的研究。[10]他提出的78页少数派报告中提到应该立刻开始控制各种用途中的铅含量，其中包含了汽油、食品容器、涂料、釉料和输水系统。报告提出30年后，他的观点大部分在美国和全世界大部分地区被接受并且推行。
去世
参考资料
- ^ 1.0 1.1 Bryson, Bill. A Short History of Nearly Everything. (2003) Broadway Books, USA. ISBN 0-385-66004-9
- ^ Biographical memoir by George R. Tilton. [2014-08-06]. （原始内容存档于2014-11-11）.
- ^ Interview with Shirley Cohen from the Caltech Oral History archives (PDF). [2014-08-06]. （原始内容存档 (PDF)于2011-09-27）.
- ^ Biographical Memoirs of the National Academy of Sciences (NAS) for Clair C. Patterson （页面存档备份，存于互联网档案馆） See p. 17.
- ^ Patterson, C., Age of meteorites and the Earth, Geochimica et Cosmochimica Acta, October 1956, 10 (4): 230–237, Bibcode:1956GeCoA..10..230P, doi:10.1016/0016-7037(56)90036-9
- ^ The same (NAS) source as above （页面存档备份，存于互联网档案馆） See p. 14.
- ^ Blood Lead Levels Keep Dropping; New Guidelines Proposed for Those Most Vulnerable, 1997-02-20 [2007-07-31], （原始内容存档于2006-09-27）
- ^ Settle, D. M.; Patterson, C. C., Lead in albacore: guide to lead pollution in Americans, Science, 1980, 207 (4436): 1167–76, Bibcode:1980Sci...207.1167S, PMID 6986654, doi:10.1126/science.6986654
- ^ Ericson, J.E.; Shirahata, H.; Patterson, C.C., Skeletal concentrations of lead in ancient Peruvians, N. Engl. J. Med., 1975, 300: 949–51
- ^ Lead in the Human Environment, Washington, D.C.: National Academy of Sciences, 1980
- ^ Dicke, William "Clair C. Patterson, Who Established Earth's Age, Is Dead at 73". [2014-08-06]. （原始内容存档于2020-12-01）.
延伸阅读
- Patterson, C., Age of meteorites and the Earth, Geochimica et Cosmochimica Acta, 1956, 10 (4): 230–237, Bibcode:1956GeCoA..10..230P, doi:10.1016/0016-7037(56)90036-9
- Patterson, C.; Chow, T. J., The occurrence and significance of lead isotopes in pelagic sediments, Geochimica et Cosmochimica Acta, 1962, 26 (2): 263–308, Bibcode:1962GeCoA..26..263C, doi:10.1016/0016-7037(62)90016-9
- Patterson, C., Contaminated and natural lead environments of man, Arch. Environ. Health, 1965, 11: 344–360, PMID 14334042
- Bryson, Bill, A Short History of Nearly Everything, Broadway: 149, 156–160, 2004, ISBN 978-0-7679-0818-4
- Davidson, Cliff I. (编), Clean Hands: Clair Patterson's Crusade against Environmental Lead Contamination, New York: Nova Science Publishers: xxxiv+162, 1998, ISBN 1-56072-568-0
- McGrayne, S. Bertsch, Ch. 9: Lead-Free Gasoline and Clair C. Patterson, Prometheans in the Lab, New York: McGraw-Hill, 2002, ISBN 0-07-140795-2
- Tilton, George R., Clair Cameron Patterson, [2009-03-10], （原始内容存档于2013-11-11）
- Denworth, L. Toxic Truth: A Scientist, A Doctor, and the Battle over Lead, Beacon Press, 2009.
- Casanova, I, Clair C. Patterson (1922-1995), discoverer of the age of the Earth, Int. Microbiol. 1 (3), 1998, 1 (3): 231–2Sep 1998, PMID 10943366
- Flegal, A R, Clair Patterson's influence on environmental research, Environ. Res. 78 (2), 1998, 78 (2): 64–70Aug 1998, Bibcode:1998ER.....78...65F, PMID 9725987, doi:10.1006/enrs.1998.3861
- Needleman, H L, Clair Patterson and Robert Kehoe: two views of lead toxicity, Environ. Res. 78 (2), 1998, 78 (2): 79–85Aug 1998, Bibcode:1998ER.....78...79N, PMID 9719611, doi:10.1006/enrs.1997.3807
- Flegal, A, Clair Patterson's Influence on Environmental Research, Environ. Res. 78 (2), 1998, 78 (2): 65–185Aug 1998, PMID 9719609
- Nriagu, J O, Clair Patterson and Robert Kehoe's paradigm of "show me the data" on environmental lead poisoning, Environ. Res. 78 (2), 1998, 78 (2): 71–8Aug 1998, Bibcode:1998ER.....78...71N, PMID 9719610, doi:10.1006/enrs.1997.3808