一位學者，用生命的代價留下了一份實驗室安全的遺產。

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撰文 魏瀟

那是一個非常普通的周三，美國達特茅斯學院（Dartmouth College）化學教授凱倫 · 維特哈恩（Karen Wetterhahn）全副武裝地坐在自己實驗室的通風櫥前，想要用移液器吸取一種看上去和水一樣透明無害的劇毒物質——二甲基汞（dimethylmercury）。

維特哈恩對此已經做好了準備。她穿著實驗服，頭戴護目鏡，套著一次性乳膠手套的雙手隔著通風櫥的玻璃擋板，將二甲基汞從博士后大衛 · 雷慕理（David Lemal）幫她打開的玻璃安瓿瓶中吸取出來，加進了一根鉛筆粗細的玻璃管中。隨后，她繼續用移液器將安瓿中剩余的二甲基汞轉移至一個旋蓋容器中，密封好后寫上了標簽。雷慕理和維特哈恩都知道二甲基汞的高致命性，雷慕理開封前還小心地將安瓿放在冰水中孵育了一段時間，防止內部壓力過高令這種極度危險的物質在開瓶后噴濺出來。

二甲基汞 來源：The Trembling Edge of Science. Karen Endicott. DARTMOUTH ALUMNI MAGAZINE ‐ APRIL 1998

完成移液和分裝操作的維特哈恩離開了通風櫥。她脫掉了手套，徹底沖洗了雙手，所有的過程都符合化學實驗室的標準程序。完成實驗工作回家陪伴丈夫和兩個孩子的維特哈恩無論如何也沒有想到，通風櫥中一兩滴從移液器中滴落在她左手手套上的二甲基汞，會在 298 天后以極其殘酷的方式結束她的生命。

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1997 年 1 月 20 日，在美國新罕布什爾州達特茅斯 - 希區柯克醫學中心（Dartmouth – Hitchcock Medical Center）工作的神經科醫師理查德 · 諾格倫（Richard Nordgren）遇到了一個特殊的病人。這名 48 歲的女性在 5 天前開始無法維持身體平衡和步態，語言能力惡化，雙耳出現耳鳴，兩眼視力短暫性消失，兩個月內體重減輕了 6.8 公斤，并經歷過數次惡心、腹瀉和腹部不適。考慮到患者是一名化學教授，諾格倫告訴她這些癥狀可能是汞中毒的表現。這令患者——其實我們應該稱呼她凱倫 · 維特哈恩——回憶起了那幾滴落在乳膠手套上的二甲基汞。這是她暴露后的第 159 天。

二甲基汞易揮發且重，密度約為水的三倍，這種非極性物質表面張力很小，這些物理特性令它極易從移液器的吸頭中滴落。1865 年二甲基汞首次被合成，它很容易穿透生物膜在人體中轉化為甲基汞。后者曾被用作糧食種子的除真菌劑，1974 年在伊拉克殺死了 600 人。

維特哈恩的檢查報告印證了二甲基汞的超強穿透力。暴露后第 168 天，她的血汞含量高達 4000 μg/L，是汞中毒閾值的 80 倍；她的尿汞含量達到了 234 μg/L，是毒性閾值的 4~5 倍。為了挽救她的生命，達特茅斯 - 希區柯克醫學中心的臨床藥理學家大衛 · 尼倫貝格（David Nierenberg）立刻采取了口服琥珀酸的治療方式，希望以此螯合她體內致命的汞，令其排至體外，但這并沒能扭轉局面。醫生們將維特哈恩轉移到了波士頓的馬薩諸塞州綜合醫院，希望用換血的方法將她高得可怕的血汞降下來。交換輸血 2 小時后，她的血汞含量一度從開始前的 2230 μg/L 降至 1630 μg/L，但 16 小時后，這一數值回到了 2070 μg/L。

暴露于二甲基汞后維特哈恩血液和尿液中汞含量的變化。來源：NEJM 報告

維特哈恩的神經系統被迅速擊潰。她的視野縮小，聽力喪失，語言能力消退，但仍掙扎著要求時任達特茅斯學院化學系主任的約翰 · 溫（John Winn）對所有和這項二甲基汞實驗有關的人員進行汞中毒的檢測。結果很快出爐，除了她自己，所有人都是正常的。

入院三個星期后，暴露于二甲基汞的第 176 天，維特哈恩喪失了對視覺、語言和光刺激的全部反應，她墜落進了一個沒有出口的混沌世界。

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維特哈恩的遭遇令她的同事和學生十分震驚，要知道她本身就是研究重金屬毒理學的專家。

凱倫 · 維特哈恩 27 歲拿到了美國哥倫比亞大學（Columbia University）無機化學與物理生物化學的博士學位，第二年進入達特茅斯學院任教，是化學系第一位競爭終身教職的女性學者。對重金屬鉻的致癌研究令她迅速成為這個領域內的重要玩家，事故發生前是一個擁有十數名成員的實驗室 PI。" 凱倫建立起了鉻毒理學研究的主要范式之一，" 維特哈恩的一位博士生布魯克 · 馬丁（Brooke Martin）這樣評價。當時學界并不清楚鉻是如破壞細胞 DNA 從而致癌的，維特哈恩的研究發現，鉻進入細胞后會發生還原反應，從六價轉變為有毒的三價，這一過程可能導致 DNA 受損，進而誘發癌癥。

除了建立鉻的 " 吸收 - 還原 " 模型，維特哈恩在不同專業背景的學者之間建立聯系的能力也給她帶來了更強大的學術資助。1995 年，她成功獲得了美國毒性金屬超級基金項目高達 700 萬美元的研究經費，刷新了校方的科研資助記錄。在這一巨大成功的第二年，這位頂尖重金屬毒理學家在一項探索 DNA 損傷修復機制的研究中，準備用磁共振光譜（NMR）來檢測能與鋅指蛋白的結合位點綁定的小分子類似物。NMR 很難探測到鋅原子，于是她與合作者選擇了同位素汞 -199 做為替代。這就需要用到純度較高的汞化合物作為標準品為 NMR 校準，二甲基汞進入了她的視線。

二甲基汞能以較高的純化狀態穩定存在，不會出現濃度或 pH 值的變化導致峰的偏移，是完美的標準品。但最開始，維特哈恩和她的博士生肯特 · 薩格登（Kent Sugden）選擇了更安全、但干擾因素更多的氯化汞作為標準品，因為兩個人都清楚二甲基汞只需極小的劑量就可致命。然而，使用氯化汞校準的 NMR 實驗一直得不到他們想要的結果。薩格登回憶說，當時他們認為只有兩個可能，要么是維特哈恩的假設是錯的，汞 -199 根本就不會和鋅指蛋白結合；要么是氯化汞作為標準品的精確度不夠，NMR 測不準數據。

為了排除干擾，維特哈恩決定換二甲基汞做標準品。訂購的 98% 純度的二甲基汞如期到貨，需要做的就剩將它安全地加進 NMR 那細長的標準品玻璃試管中了。

通風櫥 圖片來源：Walkerma，CC BY-SA 3.0.

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最終，行將就木的維特哈恩被轉回了達特茅斯 - 希區柯克醫學中心。醫生們不愿放棄，繼續為她進行琥珀酸螯合治療，她仍然在生命支持系統下活著，如果這種狀態還能被稱作是活著的話。

這位審慎、專注、嚴謹的學者，依然可以自發睜眼，但對視覺、聲音或輕觸等刺激沒有任何意識或反應。她的狀態近似植物人，但仍會自發地打哈欠、呻吟、激動和哭泣。醫生不得不給她施用大量的氯丙嗪和勞拉西泮，將她維持在相對鎮靜的水平。

另一方面，她的同事正在急切地尋找真相。在所有人看來，維特哈恩在通風櫥里吸取二甲基汞的操作是一次常規流程，沒有任何違規之處。然而隨著調查的深入，他們發現那條保護所有化學實驗者、橫亙在安全和危險之間的紅線，應該推倒重建。

由化學品制造商和供應商編制的材料安全數據表（material safety data sheets, MSDS）是化學家們必不可少的參考資料，他們以此了解如何在使用特定化學品時保護自己不受傷害。維特哈恩手上有三份二甲基汞的安全表格，經銷商建議使用者戴橡膠手套，生產商建議戴合成氯丁橡膠手套，第三份表格則建議戴 " 不會滲透 " 的手套。然而，沒有手套是完全不滲透的，這種模糊的描述無法為使用者提供準確的指導。

校方委托了第三方機構對維特哈恩實驗室里 7 種一次性手套進行了二甲基汞的滲透測試，結果發現這種劇毒物質僅需 15 秒就能透過維特哈恩當時佩戴的乳膠手套，僅有一種特制的柔性層壓塑料手套能夠提供約 4 個小時的隔離保護。1997 年 5 月，維特哈恩的同事和醫生聯合在美國化學會的《化學與工程新聞》（C&EN）周刊上發表公開信，通報了這起不幸的事故，并警告同行乳膠手套不能用來處理烷基汞化合物，呼吁學界考慮使用更安全的 NMR 標準品。

目前美國市售的一種層壓塑料手套。圖片來源：網頁截圖

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1997 年 6 月 8 日，暴露于二甲基汞的第 298 天，凱倫 · 維特哈恩離世，終年 48 歲。

尸檢結果發現，她的大腦皮層變薄到只有 3 毫米。距狀裂（位于枕葉內側）周圍的視皮層、與聽覺性語言功能有關的顳上回的上表面均嚴重膠質化。在大腦雙側半球初級視覺和聽覺皮層中，出現了大量神經元丟失和神經膠質細胞增生。她的運動和感覺皮層也出現了類似情況。小腦彌漫性萎縮，其中顆粒細胞、浦肯野細胞、籃細胞均有廣泛丟失，小腦表層的平行纖維也丟失了。

維特哈恩的小腦半球（左）與普通女性的小腦半球（右） 圖片來源：NEJM 報告

在她的額葉和視皮層、肝臟、腎皮質中，汞含量極高。她的大腦汞含量是從未接觸過汞的尸檢樣本的 600-1500 倍。

記錄維特哈恩病情的報告后來發表于《新英格蘭醫學雜志》（NEJM），在這份報告結尾，未能挽回這位化學家生命的醫生們這樣寫道：" 在進入植物人狀態之前，患者要求將她的案例提交給醫學界、從事汞研究的科學家和毒理學家，以期提高對未來汞中毒病例的識別、治療和預防。"

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在另一個沒有二甲基汞的平行宇宙里，你可能會讀到一篇慶祝凱倫 · 維特哈恩從達特茅斯學院退休的文章，她今年應該有 73 歲了。

這個藥劑師的女兒從小就展現出了對數學和科學的興趣，并成功地開啟了她的學術生涯。在她的同事眼中，出事前已經擔任學校文理學院院長的維特哈恩既有可能成為一名杰出的大學校長，也有可能會因為精深的專業學識和果斷的判斷力進入美國國立衛生研究院或者白宮，成為一名技術官員。在她成長的年代，女性成為科學家是一條比現在艱難很多的道路，維特哈恩從未忘記過這一點。1990 年，她與同事卡羅爾 · 穆勒（Carol Muller）共同創建了達特茅斯女性科學項目（Dartmouth ’ s Women in Science Project），幫助進入 STEM 專業的女性學生更好地完成學業，尋找科學領域的工作機會。這個啟動時只有幾百人參加的項目很快聲名鵲起，它的模式被 100 多所學校復制，直到現在依然在為美國科學類專業的學生服務。

這是她本可以擁有的成就和地位，但這一切都在一個當時被認為沒有問題的實驗操作后戛然而止。

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事故發生后，達特茅斯學院立即聯系了美國職業安全與健康管理局（Occupational Safety and Health Administration，OSHA）開展調查。最終，OSHA 對校方處以 9000 美元的罰款，并要求增設化學安全員，并修改實驗室安全規程。

更重要的是，OSHA 在 1998 年發布了一份公告，建議化學界用無機汞鹽替代二甲基汞為 NMR 校準。此外，他們更新了二甲基汞的安全信息，明確指出乳膠、氯丁橡膠和丁基手套不能提供保護作用，使用者應在耐磨損和抗撕裂的外層手套下再佩戴一副柔性層壓塑料（Silver Shield）手套。

布魯克 · 馬丁（Brooke Martin）是維特哈恩最后一位獲得博士學位的研究生，目前在美國蒙大拿大學（University of Montana）繼續從事有毒金屬研究。他認為這場悲劇是一個明確的轉折點，一個時代就此終結。

凱倫 · 維特哈恩 圖片來源：http://www.the-scientist.com/?articles.view/articleNo/18657/title/Researchers--Deaths-Inspire-Actions-To-Improve-Safety/

馴獸師最終死于猛獸，但凱倫 · 維特哈恩的遺產永不消逝。