谢天谢地我活在21世纪,躲过做实验等于玩命的年代
文章來源:科研圈
撰文 ELENA MOTIVANS
翻譯高云浩
審校張士超
現代實驗室的儀器和使用標準建立在最大程度保護科學家的原則上,可即便如此重視實驗室安全,實驗室事故仍層出不窮。千萬別身在福中不知福,當你了解到過去的實驗室安全環境(也可以說是“實驗室危險環境”),你一定會說:謝天謝地,我活在 21 世紀!
那就讓我們一起回顧下,過去科學家怎樣在全無防護的情況下用生命做實驗。
01 用嘴移液,請勿用力過猛
你也許很難相信,用嘴移液曾是一種極為常見的移液技術。如今幾乎每個實驗室都會常備移液管,用于精確測量吸出液體體積。移液管種類繁多,但大多數實驗室所使用的移液管都經過無菌處理, 一次性使用,甚至能自動調節容積。這些功能完善于 20 世紀 70 年代,并得以普及。
然而在近代(19 世紀末和 20 世紀上半葉),許多科學家都在用嘴吸吮移液!移液時,他們會將一根又細又長的帶刻度玻璃管一端伸進盛有液體的燒杯中,而后用嘴嘬玻璃管的另一端。和用吸管吸飲料一樣,吸氣時產生的真空會迫使液體沿管道上行。這種方法需要高超的技巧——要適時停下以獲得理想液體體積,還要避免將玻璃管中的化學試劑或菌液吸進去。在用嘴移液時,他們通常會在玻璃管頂端墊一塊棉花作為屏障,然而這一措施并不能降低把液體吸進嘴里的風險。
有圖有真相。圖片來源:U.S。 National Archives and Records Administration
有史料記載的第一次吸吮移液所致感染發生于 1893 年,一位內科醫生操作時意外吸入含傷寒桿菌的培養液。在 1915 年,約 40% 實驗室源感染是吸吮移液所致。而在之后的 50 年,即便這種充滿危險的移液方法已廣受詬病,這一技術還是在普遍應用。據記載,每移液五次就會發生一次感染。所以如果常用此手段移液,無疑會給使用者帶來極高的感染概率。而且,并不僅僅是吸進嘴里才會出事,吸入蒸氣和手指直接接觸病原體也很危險。許多微生物會在用嘴移液時感染人體,舉例而言,有傷寒桿菌、沙門菌、炭疽芽孢桿菌、鏈球菌、梅毒螺旋體、肝炎病毒等。
掃描電子顯微鏡下,沙門氏菌 (紅色) 侵入人體細胞過程。圖片來源:Rocky Mountain Laboratories, NIAID, NIH
用嘴移液帶來的不僅是這些病原體。有些液體具有腐蝕性或毒性,可致化學燒傷和中毒;有些生物源液體(比如血液)也有潛在危險。因此直至今天,實驗室安全準則中都明令禁止用嘴移液,并建議使用移液槍、 移液管配洗耳球、電動移液器等移液工具。
02 脆弱的眼睛
在透明硬塑料應用于安全護目鏡前,許多科學家在處理化學活性物質時缺少必要的眼部防護。其中頗具代表性的科學家有研究高活性元素鉀的約瑟夫·路易·蓋·呂薩克(Joseph-Louis Gay-Lussac,1778~1850)。鉀是當時新發現的元素,一次鉀爆炸事故使他短期失明,并造成了永久視力損傷。從那以后他開始佩戴眼鏡,遂在之后的一次爆炸事故中得以幸免。本生燈的發明者羅伯特 · 本生(Robert Bunsen,1811~1899)曾專注于研究砷化物。在 1843 年,一個盛放卡可基氯(C2H6AsCl)的燒瓶在他的臉旁爆炸,導致其一只眼睛失明。前事不忘,后事之師 — — 請在處理易爆物時佩戴安全護目鏡!
讓我們贊美護目鏡。圖片來源:Lilly_M
03 當心有害氣體
現今幾乎每個實驗室都配有通風柜,其排氣口可抽走有害氣體,拉下玻璃門后,間隙僅容手伸入柜中操作,這種設計大大減少了危險氣體的泄漏和吸入。還是羅伯特 · 本生先生,他曾因吸入卡可基氯蒸氣而幾乎殞命(卡可基氯不僅易爆炸也可產生致命的蒸氣)。另一位科學家漢弗萊·戴維(Humphry Davy,1778~1829)也飽受化學藥品蒸氣毒害 ,他曾試圖率先分離出最活潑的非金屬元素——氟。在電解劇毒物氟化氫的實驗中,有毒氣體損傷了他的眼睛和指甲。
通風柜作用之一在于抽走刺鼻的化學品蒸氣。圖片來源:Hey Paul
04 與化學試劑的“親密接觸”
現代實驗室操作中,人們尤其重視危害人體健康的化學試劑。而在過去,許多化學品的危害或不為人知,或為人忽視。曾有三位科學家在品嘗了殘留在手上的化學藥品后偶然發現人造甜味劑 (這三位分別發現了糖精、 甜蜜素、 阿斯巴甜)。為了找到手上這種味道的來源,他們又品嘗了自己實驗室中每一種化學藥品,直至找到這一甜味的確切來源。現在眾所周知,品嘗未知化學試劑是極其危險的,因而沒有一個理智的人會冒這個險。
在品嘗了實驗室中所有化學藥品后,科斯坦廷·法爾貝里(Constantin Fahlberg)發現了糖精。圖片來源:Mike Mozart
另一個代表是放射性領域先驅、著名科學家居里夫人(Marie Curie,1867~1934), 她發明了“放射性”(radioactivity)一詞。由于當時對于鐳這種元素的認識還處于啟蒙階段,她并不清楚鐳對人體的危害,因此在無任何防護措施下進行相關實驗操作。居里夫人所承受的輻射量十分驚人,以至在相隔百年的今天,居里夫人曾用過的筆記本須保存于鉛盒之中。她曾常常將盛放鐳和釙的玻璃瓶放在口袋中和書架上。
“夜晚走進工作室是我們的樂趣之一,盛放實驗產物的玻璃瓶在黑暗中影影綽綽,從四面八方散發出微光。那景象是如此可愛,令人百看不厭。那些帶著光亮的試管如同童話里的點點燈火。”
——瑪麗·居里
無任何防護措施的瑪麗·居里在實驗中。圖片來源:Nationaal Archief
居里夫人死于再生障礙性貧血,這是一種過度暴露于輻射環境中所致的血液病。與瑪麗 · 居里共事的許多科學家死于白血病或輻射引起的各類疾病。
伴隨著鐳的發現,一些“精明商人”用發光的鐳顏料給手表上的數字染色。一時間這種手表大受歡迎,以此為業的工廠生產了數以百萬的含鐳手表。工廠中的年輕女工們裸手為表盤染色,工廠甚至讓她們用嘴為沾滿鐳顏料的漆刷整理形狀。她們根本沒有意識到鐳的危險性,因此沒有采取任何保護措施,甚至在天黑下班后帶著滿身的發光灰塵回到家中。僅僅幾年后,許多人患病,其中一些人罹患骨癌,全身帶有放射性,許多人因此喪命。
沒錯,這是個涂滿鐳的表盤。圖片來源:Arma95
今天的實驗室有許多預防安全隱患的保護措施,相比過去要安全得多,然而時時刻刻保持謹慎的實驗態度卻永遠都不會過時。
總結
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