Свинец - первый металл, который научилось выплавлять человечество. Одна из первых находок из свинца была сделана в 2015 году израильскими археологами в пещере Асхалим на северо-востоке Синайского полуострова. В захоронении нашли тамарисковую палочку длиной в четверть метра со свинцовым шариком-набалдашником весом 155 граммов. По палочке определили возраст находки — 4000–4300 год до н. э. Назначение предмета неясно. С одной стороны, он напоминает наконечник булавы или жезла. А с другой — на нем есть отверстие и явные следы износа, которые могли возникнуть, если его использовали как прялку.
Древнеегипетская цивилизация первой стала использовать свинец. Свинцовые минералы использовались в косметике, а также при изготовлении глазури, стёкол, эмалей и украшений. Из свинца создавали грузы для рыболовных сетей. Кроме этого, свинец добавляли в чернила для ускоренного высыхания текста на папирусе. Учёные выяснили это, исследовав артефакты из храмовой библиотеки Тебтуниса, расположенного в Нижнем Египте. С помощью рентгеновской микроскопии они обнаружили соединения свинца как в красных, так и в чёрных чернилах.
Самым крупным производителем свинца доиндустриальной эпохи был Древний Рим, с годовым производством до 80 000 тонн. Первые плавильные печи, сделанные из глины и камней, они старались устанавливать на склонах холмов, где дуют ветры, помогающие обжигу.
Римляне широко применяли свинец в производстве труб для водопроводов, на свинцовые трубы часто наносились надписи с именами римских императоров. Трубы изготавливали из литых свинцовых листов, которые сначала изгибали на деревянном сердечнике, после чего продольные края образованной трубы соединяли, а сердечник вынимали. Ещё древние римляне использовали свинцовые сосуды для хранения вина, поскольку свинец придаёт вину сладкий вкус и способствует консервации.
К сожалению, римляне не знали о токсичных свойствах этого металла, что приводило к значительным проблемам со здоровьем у населения древнего города. Попадая через воду и вино, избыток свинца в организме мог приводить к депрессии, анемии, гипертонии, заболеваниям почек, патологиям сперматозоидов, выкидышам и мертворождениям. В результате, по мнению американского социолога Сибери Гилфиллана, римляне, особенно представители элиты, часто страдали от потери памяти, страдали безумием и принимали ошибочные, даже дикие решения. Из-за систематического отравления малыми дозами свинца продолжительность жизни римских патрициев не превышала 25 лет.
Производство свинца в Европе стало расти с 11–12 веков. Учёные отследили политические кризисы в период с 1170 по 1216 год, используя уровень свинца в древних ледяных кернах. Эти кризисы сопровождались подъёмами и спадами в экономике, что влияло на скорость разработки горных месторождений.
Международная группа учёных пришла к этим выводам, сравнив данные атмосферной циркуляции и результаты исследований ледников в швейцарских Альпах.Сегодня деревня Каслтон в Великобритании — часть национального парка Пик-Дистрикт, который привлекает туристов известняковыми отложениями, пещерами и руинами средневекового замка. Однако 800 лет назад эта территория была индустриальным ландшафтом, подверженным свинцовому загрязнению. Фермеры массово добывали и выплавляли свинец, а свинцовая пыль распространялась ветрами на расстояние до 1500 км и оседала на леднике Колле Ньифетти.
В 2013 году в леднике пробурили скважину глубиной 72 м. Там обнаружили керн, содержащий осадок за последние 2000 лет. В нём сохранились следы загрязнения от извержений вулканов, пыльных бурь в Сахаре и человеческой деятельности. Для анализа информации использовали лазер, чтобы вырезать слои льда толщиной 120 микрон. Эти слои соответствуют дням или неделям снегопада. Анализ показал содержание около дюжины элементов, включая свинец.
Пики содержания свинца в ледяном керне совпали с приходом новых правителей, временем чеканки серебряных монет и строительства соборов и замков. Падения концентрации свинца соответствовали политическим и экономическим кризисам — эпидемиям чумы, войнам и свержению королей. Например, резкое снижение содержания свинца в 1170 году произошло после убийства архиепископа Кентерберийского. В результате король был отлучён от церкви, добыча свинца и уплата налогов временно прекратились. В 1193 году, наоборот, было отмечено резкое увеличение содержания свинца в керне. В этом году Ричард I Львиное Сердце был пленён в Германии, и его подданные объединились, чтобы собрать выкуп, увеличив добычу свинца.
Эпоха с 1170 по 1216 год демонстрирует загрязнение окружающей среды свинцом на уровне 1890 года и лишь незначительно уступает семидесятым годам XX века (период активного использования этилированного бензина).
Токсичность свинца получила широкое признание в конце XIX века, хотя ряд древнегреческих и римских писателей и ранее выдвигали предположения и даже описали некоторые симптомы отравления свинцом. Несмотря на это первые законы, направленные на снижение уровня отравления свинцом были приняты только в конце XIX века. Стали поняты механизмы причинения вреда свинцом, задокументирована свинцовая слепота, и этот элемент был постепенно выведен из общественного употребления.
В 1924 году при расследовании массового отравления работников цеха по производству тетраэтилсвинца, применяемом как антидетонирующая присадка к моторному топливу, выяснилось, что в телах погибших содержалось значительное содержание свинца, а больше всего его было в лёгких. Так стало известно о крайней уязвимости человека ко вдыханию соединений свинца.
Свинец в первую очередь поражает центральную нервную систему. Он особенно опасен для младенцев и детей. В отличие от многих токсинов, безопасного уровня воздействия свинца на самом деле не существует, хотя он присутствует во многих распространенных материалах.
Сегодня свинец продолжают активно применять в промышленности. По данным на февраль 2024 года, мировое производство свинца в 2023 году составило 12,856 млн тонн, а общие мировые исследованные запасы свинца составили всего 95 миллионов метрических тонн. При сохранении текущего уровня добычи этого хватит всего на 12 лет добычи. Однако стоит учитывать, что 66% общего объёма производства свинца в 2023 году пришлось на долю свинца, выпущенного из вторичного (переработанного) сырья.
Сегодня свинец стал предметом пристального внимания ученых. Он является самым тяжелым стабильным элементом Периодической таблицы Менделеева. В 2023 году учёные выяснили, что при воздействии на свинец давления примерно 400 гигапаскалей (такое же давление присутствует в ядре Земли) он становится примерно в 10 раз тверже высокопрочной стали. Это связано с тем, что давление меняет структуру свинца, вызывая перестройку его кристаллической атомной решётки.
Еще одним необычным свойством свинца является сверхпроводимость. При температуре 7,26 К (-265,89 °C) металл переходит в сверхпроводящее состояние, благодаря чему активно используется в различных технических устройствах: криотронах, сверхпроводящих подвесах, радиотехнике и магнитометрах.
Сегодня в России создается первый в мире атомный реактор на быстрых нейтронах БРЕСТ-ОД-300, в котором свинец будет использоваться в качестве теплоносителя. БРЕСТ-ОД-300 станет первым действующим реактором полностью замкнутого ядерного цикла. Такая технология позволит исключить тяжёлые аварии на АЭС, эвакуацию и отселение населения при возникновении аварий на энергоблоке, позволитырабатывать электроэнергию без накопления облученного ядерного топлива и многократно повторно использовать отработавшее ядерное топливо, что снимет проблему ограниченности ресурсной базы атомной энергетики.
Свинцовый теплоноситель имеет высокую температуру кипения (около 1800 °С), что делает практически нереализуемыми потерю теплоотвода, изменение баланса нейтронов и неконтролируемый рост мощности реактора. Также свинец химически инертен при взаимодействии с воздухом и водой, что снимает опасность возникновения взрывов и пожаров при возможной разгерметизации контура теплоносителя.
Таким образом, свинец, известный уже более 6000 лет, продолжит играть важную роль в развитии человеческой цивилизации, став частью новой, возобновляемой ядерной энергетики.
