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冰芯研究显示 人类对大气的破坏早于工业革命

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早在工业革命到来之前,蒸汽机的使用和煤电厂,就已经对空气造成了长达数百年的污染。

冰芯研究显示 人类对大气的破坏早于工业革命

在秘鲁凯尔卡亚冰帽获得的一块冰芯,揭示出南美洲空气污染已持续数百年。

图片来源:EDUBUCHER/WIKIMEDIA COMMONS

只要徒步旅行在将近5500米高的秘鲁安第斯山脉上,你就能找到这种凯尔卡亚冰帽。那儿的风景古朴荒凉,似乎就是一个原始世界,仅仅有一丛灌木在热带冰川周边的岩石上挣扎地生存着。但钻入冰块内部,你将探寻出一段“肮脏”的历史:南美洲的空气污染历程记录。关于这篇从凯尔卡亚冰帽中获得的冰芯的研究揭露出,早在工业革命到来之前,蒸汽机的使用和煤电厂,就已经对空气造成了长达数百年的污染。这个结论表明,人类世(一个依据人类对地球的影响而定义的新的地质学纪元)在世界各地开始的年代各有差异。

因为只要人类向大气中排放污染物,地球冰川中的冰就能将其捕获。由于热带地区每年的雨季旱季交替模式,凯尔卡亚冰芯栩栩如生地将曾经的大气状况记录了下来。雨季为凯尔卡亚带来了雪,旱季则带来了尘土。一旦各种事物都沉淀在冰川中,季节的交替变换就像条纹一样——“一条洁净的,一条积满灰尘的”——显示在冰块里面,哥伦比亚俄亥俄州立大学的地球学家保罗•加布里埃里解释道。当时空气中的任何事物,无论是雪还是尘埃,最终都将被圈闭在冰川里面。

这意味着,科学家们可以使用类似从凯尔卡亚中获得的那种冰芯,重新建构加布里埃里所称的污染史。比如,因古希腊和古罗马人的采矿作业而释放到大气中的金属已经在格陵兰岛上的冰块中被发现。加布里埃里认为,南美洲的冰川也许已经将类似的人类活动记录下来,尤其因为南美洲拥有一段很长的采矿和冶金历史。

早在公元前1400年,人类就在南美洲开始采矿和炼铜,并且印加人在公元前15世纪引进银矿石(通常含有铅)冶炼技术,图卢兹EcoLab的环境地球化学家弗朗索瓦•德•拉罗什福科(François De Vleeschouwer)解释道,尽管他没有参与该项研究。在开放式的熔炉中冶炼金属,会向大气中释放金属微粒。这些微粒成为了沉淀和灰尘的一份子,最终降落到地面的其他的地方,降落到凯尔卡亚冰帽中。加布里埃里的团队在凯尔卡亚冰芯中发现的金属痕迹,包括铜和铅,可追溯到哥伦比亚时期以前,这也支持了一组相似的证据,即来自德•拉罗什福科关于阿根廷火地岛泥煤记录的研究中,印加人和前印加人的排放。这篇新的论文首次量化确定前殖民时期南美存在空气污染,表明其排放水平“足够(高),以至于认为印加人就是污染者,”德•拉罗什福科说道。

但是直到西班牙殖民南美洲,空气污染才真正地开始,加布里埃里说道。玻利维亚的波托西的巨大银矿或许是罪魁祸首,整个殖民时期,那里都在对地球上最大储量的珍贵的金属进行开采——向南美洲的大气中释放的铅及其他金属也达到史无前例的水平。公元1450年~1900年期间,凯尔卡亚冰帽中的铅含量几乎翻了一倍,冰块中金属锑的数量也上升了3.5倍,加布里埃里和他的同事今天在《美国国家科学院学报》的网站上发表了该报告。

19世纪,当南美洲各国正弥漫其独立战争的硝烟时,经济由于长时间的基础设施破坏和资金缺损而失去活力,空气污染也逐渐减少。但是,报复性质地,它在20世纪卷土重归。新的铜矿的开发;燃煤的火车,以及随后含铅汽油供能汽车的引进;新金属材料比如钼开始在这一区域被开发。从1900年到1989年间,最后一年(即1989年)在凯尔卡亚的冰帽中发现,大气中银的含量几乎翻了三倍,铜和铅含量是原来的两倍,且钼含量已经超过两倍。检测当今大气污染物中是否还存在钼十分重要,因为沉淀在钼中的尘土对人体可能是有毒的,加布里埃里解释道。

尽管南美洲的空气污染物大部分是在20世纪排放的,加布里埃里和他的同事相信,殖民时代的矿井,比如波托西,对环境有着重大的影响,以至于可以被认为是这一地区人类世的开端。那是在工业革命开始前的240年,也表明了“人类世的起始时间在世界各地是不同的,”在巴西圣保罗大学研究南美洲冰芯的大气物理学家亚历山大•柯雷尔说到,尽管他没有参与到目前的这项研究中。但无论人类世始于何时,它都对现在造成了不可磨灭的影响,加布里埃里说道。“现今,地球上没有哪个冰川幸免于人类活动产生的空气污染。”(撰文:利兹•韦德    翻译:赵欢  审校:dzmark7)

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