Клер Кэмерон Паттерсон (2 июня 1922 - 5 декабря 1995) [1] был американским геохимиком . Паттерсон родился в Митчеллвилле , штат Айова , окончил Гриннелл-колледж . Позже он получил докторскую степень. из Чикагского университета и всю свою профессиональную карьеру проработал в Калифорнийском технологическом институте (Калифорнийский технологический институт).
Клер Кэмерон Паттерсон | |
---|---|
Родившийся | 2 июня 1922 г. |
Умер | 5 декабря 1995 г. | (73 года)
Национальность | Соединенные Штаты |
Альма-матер | |
Известен | Уран-свинцовое датирование , возраст Земли , загрязнение свинцом |
Супруг (а) | Лорна "Лори" Паттерсон ( м. 1944 г.) |
Дети | 4 (Сьюзен, Клэр, Чарльз, Кэмерон) [1] |
Награды | Премия Тайлера (1995) Премия В. М. Гольдшмидта (1980) Медаль Дж. Лоуренса Смита (1973) |
Научная карьера | |
Поля | Геохимия |
Учреждения | Калифорнийский технологический институт |
Тезис | Изотопный состав следовых количеств свинца и кальция (1951 г.) |
Докторант | Харрисон Браун |
В сотрудничестве с Джорджем Тилтоне Паттерсон разработал уран-свинцового знакомство метод в свинцовые отведениях знакомства . При использовании свинцовых изотопных данных из метеорита Каньон Дьябло , он вычислил возраст Земли 4,55 миллиарда лет, который был фигурой гораздо более точными , чем те , которые существовали в то время, и тот , который остается практически неизменной с 1956 года.
Паттерсон впервые столкнулся с загрязнением свинцом в конце 1940-х годов, будучи аспирантом Чикагского университета. Его работа над этой темой привела к полной переоценке роста промышленных концентраций свинца в атмосфере и человеческом теле, и его последующая кампания была плодотворной в запрещении тетраэтилсвинца в бензине и свинцовых припоях в пищевых банках .
Ранний период жизни
Клер Кэмерон Паттерсон родилась в Митчеллвилле, штат Айова . Его отец был почтальоном, а мать была членом школьного совета; У Паттерсона был брат Пол и сестра Патрисия. [1] [2] С юных лет его семья поощряла его развивать интеллектуальное любопытство. [2] Паттерсон закончил среднюю школу в 1939 году, в возрасте до 16 лет он посещал Гриннел колледжа достаточно близко , что Паттерсон бы автостопом домой , чтобы сделать прачечную [2] -И закончил со степенью в области химии в 1943 году [1] Там , он познакомился со своей будущей женой Лорной (Лори) МакКлири. В аспирантуре они оба учились в Университете Айовы , где он получил степень магистра в области молекулярной спектроскопии . Затем обоих отправили работать над Манхэттенским проектом , сначала в Чикагский университет, а затем в Ок-Ридж, штат Теннесси , где он столкнулся с масс-спектрометрией . [3]
После Второй мировой войны Паттерсоны вернулись в Чикаго, где Лори устроился на работу в качестве специалиста по инфракрасной спектроскопии, чтобы поддержать Паттерсона, пока он учился на докторскую степень. в Чикагском университете под руководством Харрисона Брауна . Во время учебы в старой лаборатории Паттерсон смог сделать открытия, связанные с свинцом, который он изучил позже в своей жизни. Он провел несколько различных экспериментов, которые привели к шокирующим результатам для того периода времени, в котором использовался свинец. [4] После года работы в докторантуре в Чикаго Паттерсон вместе с Брауном перешел в Отдел геологии (позднее Отделение геологических и планетарных наук) Калифорнийского технологического института в 1952 году в качестве членов-основателей его программы по геохимии . [5] Паттерсон оставался в Калтехе до конца своей жизни. У него и Лори было четверо детей. [6]
Измерение возраста Земли
Когда Паттерсон вернулся в Чикагский университет, чтобы работать под руководством своего научного консультанта Харрисона Брауна, Браун, зная об опыте Паттерсона в области масс-спектрометрии, объединил его с Джорджем Тилтоном для проведения геологического старения цирконов . Цирконы чрезвычайно полезны для датирования, поскольку, когда они образуются, они обладают крошечными дефектами урана, но не содержат свинца. Следовательно, если в цирконе присутствует свинец, он должен образоваться в результате распада урана. Этот процесс известен как датирование U-Pb . Работа команды заключалась в измерении концентрации и изотопного состава элементов внутри циркона. Тилтон должен был измерить уран, а Паттерсон - количество и тип свинца. [7] Целью Паттерсона было выяснить состав первичного свинца на Земле. При этом можно было бы определить возраст Солнечной системы и, в свою очередь, Земли, используя те же методы для метеоритов . [ необходима цитата ]
Когда Паттерсон и Тилтон начали свою работу в 1948 году, Паттерсон быстро осознал, что его образцы свинца заражены. Они знали возраст вулканической породы, из которой произошел циркон, и измерения урана Тилтоном совпадали с тем, что должно быть в цирконе в этом конкретном возрасте, но данные Паттерсона всегда были искажены из-за слишком большого количества свинца. [7] Через шесть лет команда опубликовала статью о методах определения возраста кристаллов циркона, и Паттерсон получил докторскую степень, но они не приблизились к определению возраста Земли. [ необходима цитата ]
Браун смог получить грант от Комиссии по атомной энергии США для продолжения работы по датированию Земли, но, что более важно, для ввода в эксплуатацию нового масс-спектрометра в Пасадене, штат Калифорния, в Калифорнийском технологическом институте. В 1953 году Браун привел Паттерсона с собой в Калифорнийский технологический институт, где Паттерсон смог построить свою собственную лабораторию с нуля. В нем он обеспечил все точки входа для воздуха и других загрязняющих веществ. Паттерсон также промывал кислотой все аппараты и даже перегонял все отправленные ему химические вещества. По сути, он создал одну из первых чистых комнат в истории, чтобы предотвратить заражение свинцом своих данных. [7] Затем он смог закончить свою работу с метеоритом Каньон Диабло. Он использовал масс-спектрометр в Аргоннской национальной лаборатории на изолированном железо-метеоритном свинце, чтобы собрать данные о содержании изотопов свинца. С новыми данными в 1956 году он опубликовал «Возраст метеоритов и Земли», первую статью, в которой был указан истинный возраст аккреции Солнечной системы, который составлял 4.550Гр ± 70Млн. [8] [9] [10] [11]
До того, как было сделано крупное открытие, люди считали, что Земле около 3,3 миллиарда лет. Многие были очень удивлены, обнаружив, что фактический возраст Земли был намного больше, чем они ожидали. Публичность, которая пришла после того, как открытие было сделано, была довольно хорошо обработана Паттерсоном, он сделал заявление «мы сделали это» в нескольких интервью, разделив честь открытия со своими коллегами-учеными, стоявшими за действиями. [12]
Отслеживание геохимической эволюции Земли
Способность Паттерсона выделять микрограммы свинца из обычных горных пород и определять их изотопный состав привела его к исследованию свинца в образцах океанических отложений из Атлантического и Тихого океанов . Выведение из разных возрастов , в которых суша была осушенными в океан, он был в состоянии показать , что количество антропогенного свинца в настоящее время рассредоточено в окружающую среду было около 80 раз количества осаждаемых в океанских отложениях ранее: [ править ] геохимический цикл свинца оказался сильно разбалансированным.
Ограничения аналитических процедур привели к тому, что он использовал другие подходы. Он обнаружил, что глубоководная вода океана содержит до 20 раз меньше свинца, чем поверхностная вода [7], в отличие от аналогичных металлов, таких как барий . Это заставило его усомниться в общепринятой точке зрения, согласно которой концентрация свинца выросла всего в два раза по сравнению с естественными уровнями. [ необходима цитата ]
Паттерсон вернулся к проблеме своего первоначального эксперимента и к загрязнению, которое он обнаружил в бланках, использованных для отбора проб. По образцам ледяного керна, взятым из Гренландии в 1964 году и из Антарктиды в 1965 году, он определил, что уровни свинца в атмосфере начали неуклонно и опасно расти вскоре после того, как тетраэтилсвинец стал широко использоваться в топливе, когда было обнаружено, что он снижает детонацию двигателя. в двигателях внутреннего сгорания . Впоследствии Паттерсон определил, что это, наряду с различными другими видами использования свинца в производстве, является причиной загрязнения его образцов. Из-за значительных последствий своих открытий для общественного здравоохранения, он посвятил остаток своей жизни удалению как можно большего количества привнесенного свинца из окружающей среды. [7]
Кампания против отравления свинцом
Начиная с 1965 года, с публикацией « Загрязненная и естественная свинцовая среда человека» , Паттерсон пытался привлечь внимание общественности к проблеме повышенного содержания свинца в окружающей среде и пищевой цепи из-за свинца из промышленных источников. Возможно, частично из-за того, что он критиковал экспериментальные методы других ученых, он столкнулся с сильным сопротивлением со стороны тех, кого тогда считали экспертами, таких как Роберт А. Кехо . [7]
В своих усилиях по удалению свинца из бензина (бензина) Паттерсон боролся против лоббистской власти Ethyl Corporation (которая использовала Кехо), против наследия Томаса Мидгли-младшего (которое включало тетраэтилсвинец и хлорфторуглероды ) и против ведущая аддитивная промышленность в целом. После того, как Паттерсон критиковал ведущую отрасль, ему было отказано в заключении контрактов со многими исследовательскими организациями, включая предположительно нейтральную Службу общественного здравоохранения США . [7] В 1971 году он был исключен из группы Национального исследовательского совета (NRC) по загрязнению атмосферы свинцом, хотя в то время он был ведущим экспертом по этому вопросу. [13]
Соединенные Штаты потребовали использовать неэтилированный бензин для защиты каталитических нейтрализаторов во всех новых автомобилях, начиная с 1975 модельного года [14], но усилия Паттерсона ускорили постепенный отказ от свинца из всего стандартного потребительского автомобильного бензина в Соединенных Штатах к 1986 году. Сообщается, что к концу 1990-х его уровень в крови американцев упал на 80%. [15]
Большинство людей, следуя аргументам Кехо, относились к «нормальным уровням» свинца в крови, почве и воздухе, что означает значения, близкие к средним. Они предположили, что, поскольку эти уровни были обычными, они безвредны. «Нормальный» также имеет значение «естественный». Паттерсон утверждал, что «нормальный» должен быть заменен «типичным» и что тот факт, что определенный уровень свинца был обычным явлением, не означает, что он безвреден. «Естественный», настаивал он, был ограничен концентрациями свинца, которые существовали в организме или окружающей среде до заражения людьми, что часто происходило из-за технологических достижений и культурных традиций. [7]
Из-за его сверхчистой камеры, считающейся одной из первых чистых комнат, его измерения изотопных соотношений не содержали загрязнения, которое противоречило выводам Кехо и других. В то время как Кехо измерял содержание свинца у «не подвергавшихся воздействию» рабочих на заводе TEL и мексиканских фермеров, Паттерсон изучал мумии до железного века и тунца, выращенного в пелагических водах. [7] Кехо утверждал, что люди адаптировались к свинцу в окружающей среде. Точная точка зрения Паттерсона заключалась в том, что люди только недавно увеличили свою концентрацию свинца и что короткий период воздействия, несколько тысяч лет, был мгновением в дарвиновской шкале времени, далеко не во времени, необходимом для развития адаптивных реакций. [16]
Паттерсон сосредоточил свое внимание на свинце в пище, увеличение количества которого замаскировано аналогичными экспериментальными недостатками. В одном исследовании он показал увеличение уровня свинца с 0,3 до 1400 нг / г в некоторых рыбных консервах по сравнению со свежими, в то время как официальная лаборатория сообщила об увеличении с 400 до 700 нг / г. [17] Он сравнил уровни свинца, бария и кальция в перуанских скелетах 1600-летней давности и показал, что уровень свинца в костях современного человека увеличился в 700–1200 раз, без каких-либо сопоставимых изменений в уровнях бария и кальция . [18]
В 1978 году он был назначен в комиссию Национального исследовательского совета, которая признала многие из увеличений и необходимость сокращений, но другие члены аргументировали необходимость дополнительных исследований, прежде чем рекомендовать действия. [19] Его мнение было выражено в 78-страничном отчете меньшинства, в котором утверждалось, что меры контроля должны быть начаты немедленно, включая бензин, пищевые контейнеры, краску, глазури и системы распределения воды. [ необходима цитата ]
Смерть
Паттерсон умер в своем доме в Си-Ранч, Калифорния , в возрасте 73 лет 5 декабря 1995 года. Сообщенной причиной его смерти был тяжелый приступ астмы . [10]
Награды и почести
- Медаль Дж. Лоуренса Смита , 1973 г. ( Национальная академия наук ) [20]
- Премия В.М. Гольдшмидта , 1980 г. ( Геохимическое общество ) [21]
- Премия Тайлера за достижения в области окружающей среды , 1995 год ( Университет Южной Калифорнии ) [22]
Мемориалы
- Премия Клера С. Паттерсона [23] ежегодно присуждается с 1998 года Геохимическим обществом.
Рекомендации
- ^ a b c d Дик, Уильям (8 декабря 1995 г.). «Клер С. Паттерсон, установивший возраст Земли, умер в 73 года» . Нью-Йорк Таймс . Проверено 26 февраля 2019 года .
- ^ а б в Паттерсон, Клер (1997) [Интервью проводилось 5, 6 и 9 марта 1995 года]. «Интервью с Клером С. Паттерсоном» (Интервью). Устная история проекта. Беседовала Ширли К. Коэн. Пасадена, Калифорния : Архивы Калифорнийского технологического института . Проверено 26 февраля 2019 года .
- ^ Биографические мемуары Джорджа Р. Тилтона
- ^ [1]
- ^ Интервью с Ширли Коэн из архивов устной истории Калифорнийского технологического института
- ^ Биографические воспоминания Национальной академии наук (NAS) для Клера С. Паттерсона См. Стр. 17.
- ^ Б с д е е г ч I Рейли, Лукас. «Самый важный ученый, о котором вы никогда не слышали» . Проверено 26 мая 2017 года .
- ^ Коэн, Ширли "Утиный суп и свинец"
- ^ Деграс-Тайсон, Нил (20 апреля 2014 г.). «Чистая комната». Космос: космическая одиссея . Лиса.
- ^ a b Дик, Уильям "Клер С. Паттерсон, установивший возраст Земли, умер в 73 года"
- ^ Паттерсон, К. (октябрь 1956 г.), «Возраст метеоритов и Земли», Geochimica et Cosmochimica Acta , 10 (4): 230–237, Bibcode : 1956GeCoA..10..230P , doi : 10.1016 / 0016-7037 ( 56) 90036-9
- ^ Денворт, Лидия (2009), Токсичная правда: ученый, доктор и битва за свинец , Beacon Press
- ^ Тот же источник (NAS), что и выше См. Стр. 14.
- ^ Опыт США по поэтапному сокращению использования свинца в бензине (PDF) , 15 июня 2003 г. , по 12 декабря 2014 г.
- ^ Уровень свинца в крови продолжает падать; Новые рекомендации, предложенные для наиболее уязвимых , 20 февраля 1997 г. , данные получены 13 января 2016 г.
- ^ Needleman, HL (1998), «Клер Паттерсон и Роберт Кехо: два взгляда на токсичность свинца», Экологические исследования , 78 (2): 79–85, Bibcode : 1998ER ..... 78 ... 79N , doi : 10.1006 /enrs.1997.3807 , PMID 9719611
- ^ Settle, DM; Patterson, CC (1980), "Свинец в длинноперого: руководство к свинцового загрязнения американцев", Science , 207 (4436): 1167-76, Bibcode : 1980Sci ... 207.1167S , DOI : 10.1126 / science.6986654 , PMID 6986654
- ^ Эриксон, Дж. Э .; Shirahata, H .; Patterson, CC (1975), "Скелетные концентрации свинца у древних перуанцев", N. Engl. J. Med. , 300 (17): 946-51, DOI : 10,1056 / nejm197904263001703 , PMID 372802
- ^ Ведущий специалист по окружающей среде человека , Вашингтон, округ Колумбия: Национальная академия наук, 1980 г.
- ^ "Медаль Дж. Лоуренса Смита" . Национальная академия наук (взято из web.archive) . Архивировано из оригинала на 27 мая 2016 года . Проверено 3 декабря 2020 года .
- ^ «Премия В.М. Гольдшмидта» . Геохимическое общество . Проверено 3 декабря 2020 года .
- ^ «Прошлые лауреаты» . Премия Тайлера за достижения в области окружающей среды .
- ^ Премия Клера С. Паттерсона
дальнейшее чтение
- Patterson, C .; Чоу, Т.Дж. (1962), «Возникновение и значение изотопов свинца в пелагических отложениях», Geochimica et Cosmochimica Acta , 26 (2): 263–308, Bibcode : 1962GeCoA..26..263C , doi : 10.1016 / 0016- 7037 (62) 90016-9
- Паттерсон, К. (1965), "Загрязненная и естественная свинцовая среда человека", Arch. Environ. Здоровье , 11 (3): 344-360, DOI : 10,1080 / 00039896.1965.10664229 , PMID 14334042
- Брайсон, Билл (2004), Краткая история почти всего , Бродвей, стр. 149, 156–160, ISBN 978-0-7679-0818-4
- Казанова, I (1998), «Клер С. Паттерсон (1922–1995), первооткрыватель возраста Земли», Int. Microbiol. (опубликовано в сентябре 1998 г.), 1 (3), стр. 231–2, PMID 10943366
- Дэвидсон, Клифф И., изд. (1998), Чистые руки: крестовый поход Клера Паттерсона против загрязнения окружающей среды свинцом , Нью-Йорк: Nova Science Publishers, стр. Xxxiv + 162, ISBN 978-1-56072-568-8
- Денворт, Л. Токсическая правда: ученый, доктор и битва за лидерство , Beacon Press, 2009.
- Флегал, А. (1998), «Влияние Клера Паттерсона на исследования окружающей среды», Environ. Res. (опубликовано в августе 1998 г.), 78 (2), стр. 65–185, Bibcode : 1998ER ..... 78 ... 65F , PMID 9719609
- Flegal, AR (1998), «Влияние Клера Паттерсона на исследования окружающей среды», Environ. Res. (опубликовано август 1998 г.), 78 (2), стр 64-70,. Bibcode : 1998ER ..... 78 ... 65F , DOI : 10,1006 / enrs.1998.3861 , PMID 9725987
- МакГрейн, С. Бертч (2002), «Глава 9: Бензин без свинца и Клер С. Паттерсон», Prometheans in the Lab , Нью-Йорк: McGraw-Hill, ISBN 978-0-07-140795-3
- Needleman, HL (1998), «Клер Паттерсон и Роберт Кехо: два взгляда на токсичность свинца», Environ. Res. (опубликовано август 1998), 78 (2), стр 79-85,. Bibcode : 1998ER ..... 78 ... 79N , DOI : 10,1006 / enrs.1997.3807 , PMID 9719611
- Nriagu, JO (1998), «Парадигма Клера Паттерсона и Роберта Кехо« покажите мне данные »об отравлении свинцом в окружающей среде», Environ. Res. (опубликовано август 1998), 78 (2), стр 71-8,. Bibcode : 1998ER ..... 78 ... 71N , DOI : 10,1006 / enrs.1997.3808 , PMID 9719610
- Рейли, Лукас, «Самый важный ученый, о котором вы никогда не слышали» , Mental Floss
- Тилтон, Джордж Р., Клер Кэмерон Паттерсон , получено 1 июля 2018 г.
Внешние ссылки
- Клэр Паттерсон - Биографические Мемуары в Национальной академии наук
- Клер Кэмерон Паттерсон в `` Найти могилу ''