Ветры унесли часть этого загрязнения на 500 миль к северо-западу в Перу, где крошечные его остатки осели на ледяной шапке Квелккая.Там он оставался — погребенный под сотнями лет снега и льда — пока исследователи из Университета штата Огайо не обнаружили его в 2003 году.
В раннем онлайн-издании Proceedings of the National Academy of Sciences они сообщают об открытии слоя в ледяном ядре Квелккая, который датируется испанским завоеванием инков, содержит кусочки свинца и несет химическую подпись серебряных рудников Потоси.Ядро представляет собой первую подробную запись о широкомасштабном антропогенном загрязнении воздуха в Южной Америке до промышленной революции и делает Квелккайю одним из немногих избранных мест на планете, где влияние человека на качество воздуха доиндустриального периода может быть изучено сегодня. .«Эти данные подтверждают идею о том, что воздействие человека на окружающую среду было широко распространено еще до промышленной революции», — сказал Паоло Габриелли, научный сотрудник Центра полярных и климатических исследований Берда в штате Огайо и автор исследования.
Лонни Томпсон, заслуженный профессор наук о Земле в Университете штата Огайо и соавтор исследования, назвал находку «еще одной замочной скважиной в прошлое человеческой деятельности в этой части мира» и предположил, что дальнейшие исследования могут в конечном итоге помочь нам лучше понять судьбу загрязнения, циркулирующего в атмосфере сегодня.Ранее Томпсон называл ледяные керны Квелккая «Розеттским камнем» для измерения истории климата Земли. Образцы были вырезаны из льда, который образовывался более 1200 лет, когда снег выпадал в перуанских Андах.
Слой за слоем лед улавливал химические вещества из воздуха и осадков во время влажных и засушливых сезонов на протяжении всех этих лет. Сегодня исследователи анализируют химию различных слоев, чтобы измерить исторические изменения климата.Для этого исследования исследователи использовали масс-спектрометр, чтобы измерить количество и тип химикатов, присутствующих во льду, датируемом 800 годом нашей эры. Они искали сурьму, мышьяк, висмут, молибден и особенно свинец.
Это связано с тем, что процесс очистки, который испанцы внедрили в Южную Америку, включал измельчение серебряной руды, которая содержит гораздо больше свинца, чем серебра, в порошок перед смешиванием ее с ртутью в процессе, называемом амальгамированием. Таким образом, загрязнение атмосферы в результате производства серебра будет в основном содержать следы частиц свинца.Масс-спектрометр выявил некоторые всплески концентраций этих элементов в годы до испанского правления, но все эти слои, вероятно, совпадают с естественными источниками загрязнения, такими как извержения вулканов. Однако, начиная с 1600-х годов, лед Квелккая начал улавливать гораздо большие количества этих элементов, и большие количества сохранялись до начала 1800-х годов, когда страны Южной Америки провозгласили независимость от Испании.
Чтобы определить, откуда произошло загрязнение, исследователи сравнили свои данные с данными о торфяном болоте на Огненной Земле, Чили, и с записями осадочных озер из регионов, включая Потоси и другие шахты по всей Боливии и Перу. Эти последние участки могли уловить загрязнение, образовавшееся в их районе за это время.Химические сигнатуры льда Квелккая совпадали с тем, что исследователи знали из письменных источников: большая часть загрязнения, вероятно, пришла из Потоси, где испанцы производили подавляющее большинство серебра.
Другие шахты по всему региону в меньшей степени способствовали загрязнению Келккайи.По словам Габриелли, даже в самых высоких концентрациях элементы, заключенные во льду, не видны невооруженным глазом и могут быть обнаружены только с помощью химического анализа.
Содержащая их часть керна имеет полупрозрачный белый вид идеально чистого льда.«Тот факт, что мы можем обнаружить загрязнение льда из нетронутого высокогорного места, указывает на континентальное значение этого отложения», — добавил Габриелли. «Только значительный источник загрязнения может распространиться так далеко и повлиять на химический состав снега в таком отдаленном месте, как Квелккая».Распространение антропогенного загрязнения на огромные расстояния стало обычным явлением после промышленной революции конца 18 века.
Гренландия получила значительные количества переносимого по воздуху свинца из Европы и Соединенных Штатов до 1970-х годов, когда национальная политика стала требовать от производителей изменить состав бензина. И некоторые из загрязнений, которые в настоящее время беспокоят небо Северной Америки, восходят к Азии, которая сейчас переживает собственный промышленный бум.
В научном сообществе возникает вопрос, следует ли включать гораздо более раннюю деятельность в меры воздействия человека на окружающую среду. Например, ледяные керны в Гренландии содержат следы свинца, датируемые еще V веком до нашей эры, которые были отправлены в воздух путем плавки в древнегреческой и римской цивилизациях.
Этот последний ледяной керн из Келккайи показывает, что люди создавали значительное загрязнение в 16 веке. Тем не менее, 20-й век произвел больше загрязнения, чем когда-либо в истории человечества.Международные геологические руководящие органы в настоящее время рассматривают вопрос о том, можно ли официально назвать нашу нынешнюю эпоху антропоценом или «эпохой людей», чтобы обозначить промежуток времени, в течение которого люди меняли окружающую среду.
Габриэлли, Томпсон и их коллеги надеются, что ядро Квелчайи внесет свой вклад в эти дебаты.Тем временем они обращают внимание на ядро, которое команда Томпсона извлекла из ледника Дасуопу на юго-западе Китая.
Это самый высотный из когда-либо извлеченных ледяных кернов, климатическая история которого насчитывает около 8000 лет. Они надеются, что некоторые из этих новых записей о микроэлементах расскажут новые важные истории о древней человеческой деятельности.Соавторы исследования: Кьяра Углиетти, ранее работавшая с докторской степенью в Центре полярных и климатических исследований Берда, а теперь работавшая в Институте Пола Шеррера; Колин А. Кук, ранее работавший в Йельском университете, а теперь работавший в Министерстве окружающей среды и устойчивого развития ресурсов Альберты; и Пол Валлелонга из Копенгагенского университета.
Эта работа финансировалась Программой палеоклимата Национального научного фонда (NSF) и штатом Огайо в рамках стипендии Берда по полярным исследованиям. Масс-спектрометр, использованный в исследовании, был профинансирован NSF и Программой климата, воды и углерода штата Огайо.