Как свинец погубил Древний Рим

 

Глава 2. Свинец в истории человечества

 

От проклятия римской империи до храма Христа спасителя - этот серый металл оставил неоднозначный след в человеческой истории.

В наши дни вихри свинцовых пуль косят на полях сражений солдат. Инквизиторы Средневековья пытали и казнили расплавленным свинцом – но свинцовые типографские литеры на книжных страницах несли человеку новые знания и надежду на свободу. Свинец выплавляется из руды легче легкого, но из-за своей исключительной мягкости этому металлу не суждено было конкурировать за внимание человека с медью, бронзой и железом – ни в оружии, ни в орудиях труда. Неудивительно, что вплоть до эпохи Древнего Рима применение его было очень ограниченным. Впрочем, свинец начали понемногу использовать в Древнем Египте и Малой Азии уже с седьмого тысячелетия до нашей эры – но разве что для изготовления ювелирных украшений, печатей, статуэток и ритуальных фигурок. Затем, с VII–VI века до н.э., его для тех же целей освоили и в Древней Греции – где ему приписывались и некие чудесные свойства.

Например, оседлавший крылатого Пегаса мифический герой Беллерофонт во время схватки с Химерой изловчился и забросил в пасть огнедышащей твари слиток свинца – расплавившись в огненном дыхании бестии, свинец сжег ей внутренности. Греки считали, что этот металл защищает от злого колдовства, и носили на груди тонкие свинцовые пластинки. Свинец применяли для изготовления красок и даже писали на свинцовых дощечках письма.

Конечно, все слышали о Висячих садах Семирамиды – одном из семи чудес света. Находились эти сады в Вавилоне, на территории нынешнего Ирака, и назывались вообще-то Висячими садами Амитис – так на самом деле звали жену вавилонского владыки Навуходоносора, ради которой он в VI веке до н.э. сады и построил. Немыслимое для месопотамских пустынь буйство вознесенной ввысь растительности стало возможным лишь благодаря сложнейшей системе гидравлических сооружений, при строительстве которых использовались гигантские количества свинца.

Да и российские примеры долго искать не придется – всем известная Водовзводная башня Московского Кремля, когда ее построили в 1488 году, называлась по-другому – Свибловой башней, по фамилии бояр, двор которых примыкал к башне.

А нынешнее название она получила только в 1633-м, после того как на ней установили водоподъемную машину и огромный резервуар для воды, выложенный свинцовыми листами. Машина закачивала наверх, в резервуар, воду из Москвы-реки, а оттуда она самотеком шла в «государев Сытный и Кормовой дворец» и кремлевские сады – разумеется, по свинцовым трубам.

 

 

 

 

2.1. Свинец – древний убийца  Рима

 

Свинцовый водопровод древнего Рима принес Вечному городу изобилие воды – но и погубил его спустя столетия.

В Римской Империи ценили свинец как прекрасный кровельный материал, использовали его как дополнение к каменной кладке, делали из него водосточные желоба и цистерны-водохранилища. Ярким символом самой могущественной империи Древнего мира и свидетельством высочайшего уровня инженерного и строительного искусства стали акведуки «сработанного еще рабами Рима» водопровода.

Римское производство труб хорошо известно – его описал в своих трактатах архитектор второй половины I века до н.э. Марк Витрувий Поллион, занимавшийся в числе прочего водопроводами и акведуками. Обычно наружный диаметр труб составлял 25–27 см при толщине стенок 3–5 см. Делали их из литых свинцовых листов – сначала изгибали их на деревянном сердечнике, затем боковые края соединяли, а сердечник вытаскивали. Боковой шов запаивали сплавом свинца и олова – при этом соединение могло быть и встык, и внахлест. Такие трубы получались овальными или грушевидными в сечении.

Витрувий полагал наиболее целесообразным изготовление труб длиной не меньше 3 метров – такие трубы со стенками в 35 мм выдерживали давление до 10 атмосфер. После укладки трубы обычно замуровывали в каменную кладку, чтобы гарантировать их герметичность.

Легендарный водопровод дал Риму водяное изобилие и невиданные удобства – но как раз трубы водопровода принесли городу смерть. Не ведающие жалости парки – римские богини судьбы – с усмешкой определили, что одной из главных причин гибели Римской империи станет свинец. Именно из свинца делались трубы римских водопроводов, свинцовыми были кубки, бутыли, чаши, и даже косметические краски готовились с использованием свинца. Римляне и вино предпочитали хранить в свинцовых сосудах – свинец способствовал консервации и придавал вину сладкий вкус. А ведь все растворимые соединения свинца ядовиты!

Вода, что текла по водопроводам в Рим, была богата углекислым газом – а он в реакции со свинцом образовывал кислый углекислый свинец, хорошо растворимый в воде.

Однако более поздние исследования подвергли сомнению гипотезу о том, что именно  свинцовый  водопровод  стал  причиной  катастрофических  последствий  для  Римской империи. На внутренней стороне каждой свинцовой трубы ученые обнаружили непроницаемый  слой  безопасных  для  человеческого  организма  соединений  кальция,  возникший благодаря  постоянному  контакту  труб  с  богатой  кальцием  горной  водой. Вода текла по водопроводу непрерывно и поэтому была в контакте со свинцовыми трубами лишь недолгое время. Толстая же корка карбоната кальция, которая постепенно образовывалась в трубах, служила изоляцией, так что через некоторое время после установки сифонных труб прямой контакт воды со свинцом прекращался полностью.

Некоторые учёные  также считают, что римляне  знали об опасности свинцового отравления.

Скорее всего, причиной свинцового отравления был не столько водопровод, сколько  использование оправленной в свинец посуды и свинцовых косметических красок. Кроме того,  свинцовые  сосуды  широко  использовались  для  хранения  вина.

Поступая затем в организм человека, свинец накапливался в нем и вызывал хроническое отравление римской знати – со всеми вытекающими последствиями. Во времена заката Рима, в первые века нашей эры, продолжительность жизни знатных римлян обычно не превышала 25–27 лет, а многие императоры страдали заболеваниями психики. И это касалось не только утопавших в роскоши патрициев – водопроводом пользовались все, от рабов до императорского семейства. Римляне болели и вымирали, и великая империя умирала вместе с ними. Разумеется, погубило Рим не одно лишь свинцовое изобилие, закат и гибель империи вызвали многие другие объективные причины – но в скелетах римлян, найденных при раскопках, ученые неизменно обнаруживали высочайшее содержание свинца.

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2. Влияние свинца на организм  человека

В настоящее время свинец занимает первое место среди причин промышленных отравлений. Это вызвано широким применением его в различных отраслях промышленности. Воздействию свинца подвергаются рабочие, добывающие свинцовую руду, на свинцово-плавильных заводах, в производстве аккумуляторов, при пайке, в типографиях, при изготовлении хрустального стекла или керамических изделий, этилированного бензина, свинцовых красок и др. Загрязнение свинцом атмосферного воздуха, почвы и воды в окрестности таких производств, а также вблизи крупных автомобильных дорог создает угрозу поражения свинцом населения, проживающего в этих районах, и прежде всего детей, которые более чувствительны к воздействию тяжелых металлов.

Отравление свинцом (сатурнизм) – представляет собой пример наиболее частого заболевания, обусловленного воздействием окружающей среды. В большинстве случаев речь идет о поглощении малых доз и накопление их в организме, пока его концентрация не достигнет критического уровня необходимого для токсического проявления. Острые свинцовые отравления встречаются редко. Их симптомы – слюнотечение, рвота, кишечные колики, острая форма отказа почек, поражение мозга. В тяжёлых случаях – смерть через несколько дней.

Ранние симптомы отравления свинцом проявляются в виде повышенной возбудимости, депрессии и раздражительности. При отравлении органическими соединениями свинца его повышенное содержание обнаруживают в крови.

Существует острая и хроническая форма болезни. Острая форма возникает при попадании значительных его доз через желудочно-кишечный тракт или при вдыхании паров свинца, или при распылении свинцовых красок. Хроническое отравление наиболее часто возникает у детей, лижущих поверхность предметов, окрашенных свинцовой краской. Дети в отличие от взрослых гораздо легче абсорбируют свинец. Хроническое отравление может развиваться при использовании плохо обожженной керамической посуды, покрытой эмалью, содержащей свинец, при употреблении зараженной воды, особенно в старых домах, где канализационные трубы содержат свинец, при злоупотреблении алкоголем, изготовленным в перегонном аппарате, содержащим свинец. Проблема хронической интоксикации связана также с наличием паров свинца при применении тетраэтилсвинца при ожогах в качестве антишокового препарата.

Выбросы газа отравляют не только атмосферу, но почву, и воду, и продукты питания. Только в Северной Америке такие выбросы в атмосферу составляют 200 тыс. тон свинца ежегодно. Отравление атмосферы повсеместно и в среднем взрослый человек получает примерно от 150 до 400 мг свинца и его концентрация в крови и в тканях составляет до 25 мг/100 мл. Для возникновения клинических признаков болезни необходимо около 80 мгр/100 мл.

Попадая оральным путем, свинец абсорбируется в кишечнике и достигает печени, откуда с желчью вновь попадает в 12-ти перстную кишку. Одна часть свинца поглощается, другая удаляется с испражнениями. Если свинец попадает через дыхательные пути, он быстро достигает кровотока и тогда его действие максимально. Из крови свинец выделяется почками, часть его храниться в костях. Свинец замедляет действие многих ферментов, а также накапливание железа в организме, в результате чего в моче резко увеличивается количество свободного протопорфирина. Его увеличение в моче является четким клиническим признаком сатурнизма.

Органами — мишенями при отравлении свинцом являются кроветворная и нервная системы, почки. Менее значительный ущерб сатурнизм наносит желудочно-кишечному тракту. Один из основных признаков болезни — анемия, возникающая в результате усиленного гемолиза. Эта анемия характеризуется “точечным крапом” эритроцитов в виде базофильных гранул, хорошо выявляемых при окраске метиленовым синим. На уровне нервной системы отмечается поражение головного мозга и периферических нервов. Сатурнизм - обусловленная энцефалопатия чаще наблюдается у детей, реже - у взрослых. В головном мозге выражен диффузный отек серого и белого вещества в сочетании с дистрофическими изменениями кортикальных и ганглионарных нейронов, повреждением белого вещества. Мозговые поражения клинически сопровождаются конвульсиями и бредом, иногда приводят к сонливости и коме. Из периферических нервов чаще всего поражаются наиболее “активные” двигательные нервы мышц. Морфологически наблюдается их демиэлинизация с последующим повреждением осевых цилиндров. Тяжелее всего страдают мышцы – разгибатели кисти, которая приобретает вид “рогов оленя”. Паралич приводит к положению “согнутой ноги”.

При хроническом сатурнизме характерно появление кислотоустойчивых внутриядерных включений в эпителиальных клетках проксимальных канальцах нефрона. Эти включения содержат магний, кальций, свинец и протеины. Каково бы ни было их происхождение, выявление этих включений является важным морфологическим признаком сатурнизма. У некоторых больных может наблюдаться развитие хронического тубуло-интерстициального нефрита и хронической почечной недостаточности.

Интоксикация свинцом может быть, по большей части предупреждена, особенно у детей. Законы запрещают использовать краски на основе свинца, равно как и его присутствие в них. Соблюдение этих законов может хоть частично решить проблему этих “тихих эпидемий”.

Свинец является металлом, оказывающим хорошо известное нейротоксическое воздействие. Нарушение процесса развития нервной системы детей является наиболее важным воздействием свинца. Эти нарушения могут объясняться его воздействием на эмбрионы, а также в период грудного вскармливания и в раннем детском возрасте.

Свинец накапливается в скелете, и его поступление из костей в период беременности и грудного кормления вызывает воздействие на эмбрионы и детей, вскармливаемых грудью. В этой связи важное значение имеет воздействие свинца на организм женщин до беременности.

Относительный вклад источников зависит от местных условий. Пища является доминирующим источником поступления свинца в организм человека во всех группах населения. Важным источником поступления свинца в организм младенцев и детей младшего возраста может быть также попадание в организм через их руки пищи, содержащей частицы загрязненной почвы, пыли и свинцовой (старой) краски. При использовании водопроводных систем со свинцовыми трубами поступление свинца в организм через питьевую воду может быть также важным источником, в особенности для детей. Воздействие свинца в результате вдыхания может быть также значительным в тех случаях, когда концентрации свинца в окружающем воздухе являются высокими.

В последние десятилетия концентрации свинца в окружающем воздухе сократились: в период 1990–2003 годов уровни содержания свинца в воздухе сократились на 50–70% в Европе. Аналогичным образом сократились уровни атмосферного осаждения.

Содержание свинца в магматических породах позволяет отнести его к категории редких металлов. Он концентрируется в сульфидных породах, которые встречаются во многих местах в мире. Свинец легко выделить путем выплавки из руды. В природном состоянии он обнаруживается в основном в виде галенита (РbS).

Свинец, содержащийся в земной коре, может вымываться под воздействием атмосферных процессов, переходя постепенно в океаны. Ионы Рb2+ довольно нестабильны, и содержание свинца в ионной форме составляет всего 10–8 %. Однако он накапливается в океанских осадках в виде сульфитов или сульфатов. В пресной воде содержание свинца гораздо выше и может достигать 2×10–6 %, а в почве примерно такое же количество, что и в земной коре (1,5×10–3 %) из-за нестабильности этого элемента в геохимическом цикле.