汽车尾气令半数美国人智商下降，铅污染的影响跨越了半个世纪

汽车尾气令半数美国人智商下降，铅污染的影响跨越了半个世纪

1923 年，能够提升汽车发动机效率的含铅汽油诞生，随后迅速风靡全球。在美国，含铅汽油在上世纪七十年达到销售巅峰，但也将大量的铅通过汽车尾气排放进了空气和环境。铅污染不仅会导致心脏病、癌症和中风，还会伤害人类大脑，降低认知能力，儿童对此尤其敏感。一项 3 月 7 日发表于《美国科学院院刊》（PNAS）的新研究显示，目前超过半数美国人在幼儿时期经历过血铅含量超标，其中数百万人童年时期的血铅含量是如今警戒水平的五倍以上。这导致了认知能力受损和智商下降，并将全体美国人的平均智商拉低了近 3 分。部分出生于二十世纪六七十年代的中年美国人，智商甚至下降了 6~7 分。

有毒燃料的诞生

上个世纪初，美国福特公司实现了汽车的流水线批量生产，驾车出行逐渐成为了一种日常。1923 年，在美国通用公司任职的化学家小托马斯·米奇利（Thomas Midgley Jr.）成功在汽油中添加了铅（四乙基铅）。这提高了汽车发动机的运行效率，为公司带来了巨大经济效益，含铅汽油（当时被称为 Ethyl）也因此迅速得以推广。

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宣传含铅汽油的海报。~~~~~~~~~~来源：dok1, CC BY 2.0

美国由此成为“车轮上的国家”，代价也随之而来。含铅汽油中的铅会随着汽车尾气进入大气环境，它能通过呼吸进入人体，甚至可以够穿透血脑屏障侵入中枢神经系统，伤害大脑。这种有毒的燃料不仅导致了多起炼油厂工人中毒死亡事件，还令美国上世纪六十年代儿童铅中毒率攀升至惊人的 85%。但生产商却一直坚称他们的产品无毒无害。

扭转这一局面的，是美国地球化学家克莱尔·帕特森（Clair Cameron Patterson）。他自 1940 年代就在采样过程中遭遇了铅污染，并在接下来的科研生涯里和同事们开展了一系列相关研究。他们发现，现代格陵兰地区雪中的铅含量比 100 年前增加了上百倍，而现代人骨骼中的铅含量是 1600 年前秘鲁人的 700~1200 倍。在各方推动下，美国国会于 1970 年通过了清洁空气法案（Clean Air Act），开始对机动车尾气排放作出限制规定。汽车厂商开始大批设计生产无铅汽油发动机。1996 年，美国停止了含铅汽油的销售，美国人血铅含量随即大幅下降，降幅达到 80%。

但是，含铅汽油带来的恶果并没有就此终结，它给一代甚至几代人留下了持久的印记。PNAS 的最新研究显示，目前 1.7 亿美国人幼儿时期血液中的铅含量超过警戒数值。根据估算，铅导致的认知损害令美国人均智商下降了 2.6 分。

更多的铅，更低的智力

这项新研究使用了美国全国健康和营养调查（NHANES）自 1976 年至 2016 年收集的近 1.2 万名幼儿血铅含量（blood–lead level）数据，同时结合人口学和美国含铅汽油消费数据，对 1940 年至 2015 年间美国 1-5 岁儿童的血铅含量进行了估算和分析。

血铅含量是评估儿童是否遭受铅污染的重要指标之一。美国疾病控制和预防中心（CDC）在 2012 年根据 NHANES 的普查数据引入了儿童血铅参考值，将其定义为 5 微克/分升（μg/dL），2021 年被下调至 3.5 μg/dL。参考值主要被用于衡量儿童血铅水平是否偏高，他们接触铅的情况是否需要父母、医生或社区的警惕和干预。研究者的计算显示，当前 3.18 亿美国人中，只有 1.31 亿人幼儿时期的血铅浓度低于 5 μg/dL；超标的美国人则占据全国人口的多数，比例达到了 54%。在这类人群中，幼儿时期血铅值超过 10 μg/dL 的人数近 1 亿——这达到了美国儿科学会等权威机构定义的铅中毒标准；还有约 1000 万人幼儿时期的血铅值超过了 25 μg/dL，是当前参考值的 7 倍。

美国人口中，40~50 岁中年人幼儿时期铅暴露情况最为严重。~~~~~~~~~~来源：论文

美国的含铅汽油消费量在 1960 年代初期迅速上升，并在 1970 年代达到顶峰。研究者们发现，在这两个十年出生的几乎每个美国人都受到了含铅汽车尾气的毒害——论文显示 1966~1975 年间美国幼儿血铅浓度超过 5 μg/dL 的比例达到了 100%。在这一时间段出生的美国人目前已是中年，他们中至少七成在幼儿时期的血铅值高于 15 µg/dL，还有 7% 的人高于 30 µg/dL。后者是一个相当危险的数值。当血铅浓度进入 25~60 μg/dL 这个区间时，可能会产生神经精神影响，例如反应延迟、易怒和注意力不集中，并会出现运动神经传导减慢和头痛。

1940~2015 年，美国含铅汽油消耗量（黑线），以及幼儿血铅未超标比例（红线）的关系（实线为实际数据，虚线为估算数据）。~~~~~~~~~~来源：论文。

“我真的很震惊，”论文一作兼通讯作者、美国佛罗里达州立大学（Florida State University）社会学副教授 Michael McFarland 说，“即使我已经做好了准备，也仍然会为这些数字感到震惊。”

更令人吃惊的是铅对智力造成的影响。论文作者们利用儿童不同程度铅暴露导致智商损害的国际标准，估算了美国不同铅暴露水平人口的认知能力损伤，发现幼儿时期的铅暴露令美国人的智商受到了不同程度的影响，人均 IQ 值下降了 2.6 分。最糟糕的情况下，出生于 1960 年代中后期的人 IQ 或可下降近 6 分。而那些幼儿时期血铅浓度高于 30 µg/dL 的 300 万人，IQ 值降低幅度可能超过 7 分。

对于大部分人来说，IQ 值降低几个点造成的影响或许可以忽略不计。但论文作者指出，这种变化足以使认知能力低于平均水平的人（IQ<85）被归类为智力障碍人群（IQ<70），这将极大影响他们的人生轨迹。智商和它所代表的认知能力能够预测一个人的教育职业成就和健康财富状态，也能从一定程度上预言 TA 的幸福程度。因此从个人层面上来说，即便是较小程度的智商损失，也可能对生活产生有意义的影响。

影响一代人

值得庆幸的是，自 1980 年起，美国幼儿的血铅浓度开始急剧下降。研究者指出，2000 年后，血铅值大于 5 µg/dL 的人口在美国年轻群体中已属罕见，比例已经从 2001~2005 年的 6% 一路降至 2011~2015 年的 1%。但过去数十年曾经历过的铅污染，仍将在可预见的未来继续在美国人口中留下印记。

根据预测，到 2030 年，仍然有超过 40% 的美国人幼儿时期血铅浓度高于5 µg/dL，超过 20% 的人曾在幼儿时期经历过铅中毒（血铅浓度大于 10 µg/dL）。并且这仍将继续拉低美国人的智商，人均 IQ 值或下降 2.03 分。

“铅一旦以灰尘的形式被吸入、摄入或通过饮用水进入消化道，就能够进入血液。”论文的共同作者、美国杜克大学（Duke University）临床心理学博士生 Aaron Reuben 说，“我们中的数百万人都有铅暴露的历史，这不像车祸之后伤口愈合你就健康了。这是一种完全不同的身体损害。”

接下来，研究者们希望能够分析曾经的铅暴露对老年人大脑健康的长期影响。此前有研究发现，儿童期铅暴露程度高的成年人，他们的大脑老化速度也可能更快。

创造了含铅汽油的小托马斯·米奇利，后来还发明了氟利昂这种曾被广泛使用的制冷剂。数十年后，氟利昂“臭氧层杀手”的角色被发现，并于 1996 年被世界各国全面禁用。米奇利一生取得了上百项发明专利，却因为这两大发明被后世媒体评价为“以一己之力带来环境灾难的人”。1944 年，这位才华横溢的化学家当选美国化学会（American Chemical Society）主席，却在同年死于自己的发明：他在晚年患上了脊髓灰质炎，瘫痪后发明了一套滑轮装置帮助自己上下床，被其中的一条绳索意外勒死。

2021 年 7 月，北非阿尔及利亚政府宣布境内所有加油站停供含铅汽油。自此，全世界正式摆脱了含铅汽油（注：我国国务院办公厅 1998 年 2 月颁发文件，规定从 2000 年 7 月 1 日起全国所有加油站一律停止销售车用含铅汽油，所有汽车一律停止使用含铅汽油）。但铅仍将出现在航空燃料、汽车电池、防辐射材料和建筑材料里，继续与我们共存。

论文信息

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

其他参考资料：

https://www.eurekalert.org/news-releases/945202

https://www.bbc.com/zhongwen/simp/world-58408671

https://www.cdc.gov/nceh/lead/prevention/blood-lead-levels.htm

https://www.eia.gov/energyexplained/gasoline/gasoline-and-the-environment-leaded-gasoline.php

https://en.wikipedia.org/wiki/Thomas_Midgley_Jr.

https://en.wikipedia.org/wiki/Clair_Cameron_Patterson