Поскольку прошло много веков, прежде чем какой-либо из западноевропейских городов хоть немного приблизился к совершенству римской инженерной инфраструктуры городских коммуникаций, то обошлось без немедленных последствий для широких слоев населения. Однако свинец постоянно использовался в самых разных целях, и подвергавшиеся его воздействию рабочие (например, печатники) страдали от его пагубного влияния.
Отравление свинцом, возможно, сыграло значительную роль в судьбе экспедиции сэра Джона Франклина по исследованию Северо-Западного прохода, начавшейся в 1845 году. Группа из 129 человек отправилась в путешествие по поручению британского Адмиралтейства на двух новейших кораблях, оснащенных паровыми двигателями и снабженных припасами на три года. Самому Франклину было уже 59 лет, но он удостоился знаков отличия за свою службу на флоте и прославился исследованиями северной части Канады.
Летом 1845 года корабли были замечены двумя китобойными судами у входа в пролив Ланкастер, неподалеку от самой северо-западной точки Гренландии, и после этого ушли в западном направлении, растворившись в тумане истории, где исчезают все пропавшие экспедиции. Поиски Франклина и его команды начались в 1847 году, когда в лондонском Адмиралтействе решили, что у экспедиции закончилась провизия, и с тех пор почти не прекращались.
Экспедиции Франклина и последующим спасательным и поисковым операциям посвящено немало художественной литературы и документальной прозы. По всей вероятности, Франклин и его люди провели две зимы, застряв во льдах к северу от полярного круга, а когда запасы провизии подошли к концу, они покинули корабли и встретили свою судьбу во время напрасного похода на юг.
Возможно, верх над Франклином и его командой одержали технологии и пренебрежение советами Витрувия. При поисковых работах были обнаружены различные предметы и останки тел, и недавний анализ сохранившихся тел участников экспедиции показал, что содержание в них свинца было гораздо выше нормального для того времени уровня[228]. Существует два возможных источника этого свинца. Предполагают, что современная система подачи воды, установленная на «Терроре» и «Эребусе», имела свинцовые детали[229] и что консервные банки, в которых содержалась большая часть продуктового запаса, были некачественно изготовлены и в продукты попал свинец из запаивающих швов[230].
Ничто не указывает на то, что участники экспедиции умерли именно из-за отравления свинцом. Но нам доподлинно известно, что среди органов, которые прием высоких доз свинца поражает сильнее всего, есть головной мозг: это приводит к нервным расстройствам и проблемам с памятью и концентрацией. Привести экспедицию к ужасному концу могла неспособность команды принимать рациональные решения или даже осознать серьезность ситуации. Судя по добытым при раскопках материальным свидетельствам, многие предметы, которые члены экспедиции взяли с собой в последний, оказавшийся фатальным поход, были совершенно бессмысленными: книги и столовые приборы лишь добавили к ноше лишний груз[231].
Свинец ядовит во многих отношениях – главным образом потому, что он способен замещать ионы «хороших» металлов, таких как Са2+, мешая им выполнять свои функции. Pb2+ тоже «мягкий» (с этой концепцией мы познакомились в главе 12), поэтому вступает в реакцию с отрицательно заряженными мягкими атомами в организме – чаще всего это атомы серы, и особенно те, что входят в состав аминокислоты цистеина. Одна из причин, по которым он вызывает эти проблемы в мозге, – в том, что свинец мешает ферментам регулировать работу нейромедиаторов ацетилхолина и дофамина[232]. «Сильная бледность», которую отмечал Витрувий, это, в свою очередь, результат воздействия свинца на систему выработки гемоглобина[233].
Тяжелое психическое заболевание, вызванное отравлением свинцом, стало причиной того, что человек по имени Джозеф Д. Лесли был в течение 40 лет заперт в психиатрической клинике. Его кончина в 1964 году стала большой неожиданностью для его родственников, так как они считали, что он погиб еще в 1924 году во время аварии на заводе компании Standard Oil в Нью-Джерси, где он работал оператором химических процессов. Правду знали только его жена и сын[234].
Хотя в те времена условия работы часто бывали опасными, эта авария, при которой пострадали несколько рабочих, получила довольно широкую огласку. И тут в нашей истории появляется Элис Гамильтон. Она получила диплом терапевта на медицинском факультете Мичиганского университета и одной из первых в США занялась вопросами здравоохранения работников. В 1919 году Гамильтон только что получила постоянную должность на кафедре производственной гигиены медицинского факультета в Гарварде. В том же году детройтская компания General Motors приобрела небольшую исследовательскую фирму под руководством некоего Чарльза Кеттеринга в Дейтоне, штат Огайо. Кеттеринг охотился за идеальной антидетонационной присадкой для автомобильных двигателей, и в 1921 году его команда предложила тетраэтилсвинец в качестве возможного решения[235].
Рисунок 39. Аминокислота цистеин (слева) и нейромедиатор ацетилхолин (справа).
Однако на этот раз общественность и власти знали о потенциальной опасности свинца. Более того, поскольку ни один из возможных поставщиков – ни E.I. du Pont de Nemours Corp, ни Standard Oil – не смог освоить сложный процесс производства (вдобавок к несостоявшейся смерти Джозефа Д. Лесли десять рабочих погибли, а многие другие пострадали от отравления свинцом), будущее этого нового компонента выглядело мрачным. Элис Гамильтон, которая приобретала все больший авторитет в вопросах токсичных промышленных веществ, высказывалась против «этила», как любили называть это вещество его защитники, работавшие в корпорации Ethyl Gasoline. Гамильтон подчеркивала риски как для безопасности рабочих, так и для всего населения в долгосрочной перспективе. Тетраэтиловый свинец запретили в Нью-Джерси и перестали использовать в Нью-Йорке и Пенсильвании.
Хотя у Кеттеринга в рукаве лабораторного халата были припрятаны и другие возможные решения, General Motors и Standard Oil (основные акционеры корпорации Ethyl Gasoline), похоже, решили, что тетраэтиловый свинец – оптимальный выбор для рынка. Ситуация с патентом была прозрачной, а в том случае, если «этил» стал бы стандартной присадкой к любому бензину, прибыль оказалась бы весьма существенной. Разумеется, с этанолом, одной из альтернативных присадок, все было совсем не так; не была идеальной и ситуация с пентакарбонилжелезом, поскольку здесь существовали европейские конкуренты и возможные патенты.
С точки зрения химии пентакарбонилжелезо и тетраэтилсвинец (показаны на рисунке 40) – это металлоорганические соединения, поскольку в них есть связь металл – углерод. В том, что касается образования химических связей, тетраэтилсвинец весьма прямолинеен. Можно считать, что свинец отчасти ведет себя здесь как углерод – элемент, находящийся на самом верху этой же группы в Периодической таблице, – так что Pb(CH2CH3)4 становится аналогом углеводорода C(CH2CH3)4 – 3,3-диэтилпентана, или тетраэтилметана, изображенного на рисунке 40. Пентакарбонилжелезо, или Fe(CO)5, – совсем другое дело.
Если представить, что углерод-углеродные связи в 3,3-диэтилпентане состоят из двух электронов, по одному от каждого атома углерода, и атомы равномерно делят электроны между собой, то связь свинец – углерод можно рассматривать так: ион Pb4+ заимствует по два электрона у каждой отрицательно заряженной этиловой группы и образует четыре связи Pb – C, в каждой из которых тоже по два электрона. Железо в Fe(CO)5 не заряжено, как и СО, молекула оксида углерода (II), или угарного газа, так что в этом случае не очевидно, в каком направлении захотят переместиться электроны. На самом деле они движутся в обе стороны: два электрона на концах молекул СО оказываются в совместном владении с железом, и одновременно другие электроны, стабилизированные на других орбиталях, атом железа отдает СО. Это настолько запутано, что обычно мы не пытаемся показать процесс, изображая связи, так что Fe и С по-прежнему соединены лишь одной линией, хотя характер образования связи тут совершенно иной, чем для связи Pb – C.
Рисунок 40. Простой углеводород, родственный этому углеводороду тетраэтилсвинец и пентакарбонилжелезо Fe(CO)5.
Трудно сказать, стал ли бы Fe(CO)5 лучшей антидетонационной присадкой, чем Pb(CH2CH3)4. Их острая токсичность примерно одинакова, и, возможно, количество добавляемого в топливо пентакарбонилжелеза было бы выше. Как бы то ни было, это показывает, что альтернативная присадка, не оставлявшая устойчивого загрязнения, возможно, была разработана еще в 20-х годах.
Однако в то время об этом мало кто знал. Чтобы разрешить проблему с тетраэтилсвинцом, главный санитарный врач США созвал общегосударственное собрание, и в мае 1925 года более 100 делегатов от компаний, профсоюзов, органов власти, университетов и прессы встретились в Вашингтоне. Кеттеринг, один из докладчиков, представил собравшимся тетраэтилсвинец как единственный жизнеспособный вариант решения проблемы с детонированием, хотя некоторые из слушателей, включая Гамильтон, отказались в это поверить[236].
Разумеется, альтернативные варианты были надежно заперты в корпоративной лаборатории Кеттеринга; мы знаем о них только благодаря работам профессора Уильяма Коварика из Университета Рэдфорда, который использовал недавно обнародованные архивы