铅在地球上分布广泛，是被人类最早开采冶炼的金属之一。但铅也是公认的神经毒素，损害认知、学习与社交行为。铅暴露并不只是工业革命的产物，而是人类进化环境的一部分。铅暴露影响了古人类和尼安德特人的大脑进化与行为。罗马帝国对铅制水管、容器、含铅调味剂和颜料的大量使用造成了罗马人铅中毒现象。中国利用铅的历史也十分悠久，在夏商周时期就形成了东亚特色的青铜铸造加铅技术。湖泊沉积物研究显示金属开采与冶炼造成了显著的重金属环境污染，但中国古代人类铅暴露史鲜有研究。
图1 铅的生物吸收机制
鲁北是海岱文化的核心发祥地之一，从新石器时代至两汉时期一直是重要的文明中心。该区域背靠矿产富集的泰沂山脉，战国至两汉时期逐渐发展为知名冶铸中心。中国科学技术大学科技考古实验室与山东省文物考古研究院、中国人民大学等单位合作针对鲁北地区的人类铅暴露历史，开展了系统的人类遗骸铅含量与铅同位素分析。研究选取了后李丁公、黄土崖、边线王、相家南、棕榈城6处考古遗址出土的 140 例人类牙釉质与骨骼样品，年代覆盖后李文化、北辛文化、龙山文化、商代、战国及两汉时期，构建了鲁北地区长达6000年的人类铅暴露演变历程，为深入研究古代人类健康史与重金属环境污染史提供了重要科学依据。近日，该研究发表于国际考古学权威期刊《考古科学杂志》（Journal of Archaeological Science，https://doi.org/10.1016/j.jas.2026.106520）。
图2 鲁北地区相关考古遗址、泰沂山脉的矿床，以及棕榈城墓地出土的部分器物
针对牙釉质低铅含量，研究团队优化实验方法，采用锶特效树脂提高铅元素回收效率，同时在MC-ICP-MS分析中连接膜去溶装置（EIS Apex Omega），结合Jet采样锥和X截取锥，实现 10 ng级别的高精度铅同位素比值分析。
研究显示，新石器时代鲁北人群牙釉质铅含量均值为 0.58μg/g，代表该区域自然铅摄入背景。自商代至汉代，随着冶金活动开展，人群体内铅含量显著上升，均值达 3.48μg/g，其中商代、战国、西汉因金属生产活跃，铅含量水平相近。汉代铅含量水平发生明显波动，西汉受政府盐铁官营、齐国青铜铸造衰落与冶铁业扩张影响，环境铅污染有所降低；东汉时期，铅釉陶器等含铅制品的广泛使用或为主要原因，让先民铅含量明显升高，均值高达 16.95μg/g。
图3 新石器至东汉时期鲁北人群的铅含量变化
铅含量低于 0.7μg/g 主要反映自然饮食摄入，超过 1μg/g 则表明存在显著的人为铅摄入。新石器时代个体铅含量基本低于 0.7μg/g，且后李遗址个体的206Pb/204Pb 比值集中在 18.0 左右，丁公遗址个体则集中在 18.5 左右，这表明彼时鲁北地区存在两种不同的自然铅同位素背景。临淄地区的后李、棕榈城、相家南三处遗址同位素背景更为相似，因此棕榈城和相家南的低铅个体，其同位素特征与后李高度一致；而位于临淄以西邹平的丁公遗址居民，呈现出略有差异的自然铅背景。这也为进一步探索铅同位素方法追溯人类迁徙提供了重要参考。
当铅浓度超过 1μg/g 时，人为铅的系统性输入特征显著，同时206Pb/204Pb 比值也发生明显变化，战国、汉代该比值升至约 18.5，商代则观测到更高比值。值得注意的是，战国至汉代相家南、棕榈城遗址的个体，随铅浓度增加，其206Pb/204Pb比值收敛至约 18.5，形成具有 “文化聚焦” 效应的单峰特征。206Pb/204Pb 比值与铅浓度的关联常被用于研究文化富集现象，这一特征表明，随着采矿、冶炼、铅基产品使用等人类活动的加剧，先民体内生物铅的同位素组成，与矿石源铅的同位素组成愈发趋同。
图4 鲁北地区居民的文化聚焦与铅同位素分布
鲁北平原以南的泰沂山脉中分布着众多适合古代开采的小型铅矿化点，或为当地人群铅污染的主要来源。研究团队对淄川土古堆古代矿址开展专项调查，在距离临淄齐故城最近的一处铅矿淄川区寨里镇土古堆村采集了矿坑周边遗留的铅矿石，经分析确定为高放射成因铅（HRL）铅矿。结合沂水、沂南和莱芜发现的HRL铜-铅矿判断在沂沭断裂带西侧鲁西地块存在一个高放射成因铅成矿带。
铅同位素示踪分析表明，当地人群铅污染主要来源于泰沂山脉矿区，其中邻近的邹平铜矿、淄川铅矿或为核心来源，泰沂山脉高放射成因铅铜铅矿带也贡献了部分 HRL 信号。新石器时代人群206Pb/204Pb 比值均值约 18.1，代表本地自然背景特征；随着泰沂山脉矿产开发，体内铅含量较高的个体，其同位素比值逐渐向 18.5 集中，与邹平、淄川矿区的同位素特征高度吻合。同时研究发现，东汉时期人群的铅同位素特征与铅釉陶一致，铅釉陶的普及或为东汉当地人群铅暴露水平骤升的重要因素。
图5 鲁北地区古代居民与泰沂山脉矿山之间铅同位素的散点图
此前，高放射成因铅仅在青铜器、铅釉陶、玻璃珠等人工制品中被发现，本研究首次在鲁北先民遗骸中检测到该类铅信号，且仅见于商代、西汉时期，这表明鲁北地区 HRL 矿石的大规模开发利用，大概率集中在商、汉时期。这一发现不仅印证了当地铅矿资源的开发利用历程，其使用状况可直观反映古代社会的技术、经济与文化发展水平；还从生物考古视角，证实了古代人类与矿区环境的直接暴露和交互关系。这些人骨记录如同地球化学过程的活档案，为研究古代资源开发、手工业活动及其对人群健康的影响，提供了全新的科学依据。
论文第一作者为中国科学技术大学科技史与科技考古系硕士研究生张云露，中国科学技术大学科技考古实验室张兴香副教授、中国人民大学历史学院吴晓桐老师为论文共同通讯作者。山东省文物考古研究院董文斌、王子孟副研究员，山东大学考古学院栾丰实教授，郑州大学考古与文化遗产学院周亚威教授为论文共同作者。该研究得到国家社科基金“商周时期人类铅摄入量和铅来源研究”（22BKG039）、中国科学技术大学学术领军人才培养计划（KY2110000046）和全国考古人才振兴计划项目（No.2024-280）的支持。
（科技史与科技考古系）
