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南美洲干湿交替气候类型记录了当地空气污染历史。图片来源：《科学》
徒步在海拔近5500米高的秘鲁安第斯山脉，你将会发现凯尔卡亚冰帽。这里十分荒凉和原始，仅仅在岩石上生长着一小簇灌木丛。但如果向下钻探，你会发现一个“肮脏”的历史：南美洲空气污染记录。一项针对取自凯尔卡亚冰芯的新研究显示，早在工业革命到来数世纪前，人类就已经开始污染这一地区了。这些结论提示，人类世(一个因人类影响地球而界定的新地质时期)在不同地区始于不同时间。
只要人类向大气中释放污染物，地球冰川就会将其捕获。多亏热带地区每年交替出现雨季和旱季，凯尔卡亚冰芯提供了有关过去大气情况的生动记录。雨季为这里带来降雪，而旱季则尘土飞扬。美国俄亥俄州立大学地球科学家Paolo Gabrielli解释道，曾经的每样东西都落在这座冰川上，交替的季节轮换塑造出了“干净和肮脏”的条纹状冰层。那时，空气中的任何东西，雪或尘土都终将被围困在冰川里。
这意味着科学家能使用冰芯重塑当地的污染历史。例如，科学家从格陵兰岛冰川中发现了古希腊和古罗马采矿业释放到大气中的微量金属。Gabrielli认为，南美洲的冰川可能记录了类似的人类活动，尤其是这片大陆拥有悠久的采矿和冶金历史。
未参与该研究的法国图卢兹EcoLab环境地球化学家Francois De Vleeschouwer指出，南美洲居民早在公元前1400年就开始了开采和熔炼铜的活动，而公元15世纪，印加文明就引进了银矿(其中通常包含铅)冶炼技术。在敞口炉中熔炼这些金属会将微粒释放到大气中，然后变成沉淀物和尘土的一部分，落到凯尔卡亚冰帽。Gabrielli的团队发现了金属的痕迹，其中包括在冰芯中时间标注为前哥伦布时期的铜和铅，这提供了有关印加和前印加排放物的证据，而De Vleeschouwer的研究也在阿根廷火地岛记录了类似的泥炭数据。De Vleeschouwer说，新论文还首次量化了殖民地时期前的南美空气污染情况，显示出排放水平“已经高到足以将印加人视为污染者”。
但Gabrielli提到，直到16世纪，西班牙殖民者来到这里，空气污染开始加重。而“罪魁祸首”可能是玻利维亚波托西拥有的巨大银矿。殖民地时期，这里的贵重金属几乎被开采殆尽，同时，释放到南美洲大气中的铅和其他金属水平前所未有。1450~1900年，凯尔卡亚冰芯中的铅含量几乎翻倍，金属锑的数量增加了3.5倍。Gabrielli及其同事将相关报告近日在线发表于美国《国家科学院院刊》。
到19世纪，空气污染逐渐减缓，当时南美洲处于独立战争时期，由于基础设施等遭到严重破坏，经济瘫痪。但20世纪，随着新的铜矿的开采、燃煤火车，之后含铅汽油的引进和钼等新金属的开采，污染卷土重来，且愈演愈烈。1900~1989年是凯尔卡亚冰芯记录的最后年份，这一时期，大气中银的水平是之前的近3倍，铅翻了一番，钼则增加了两倍多。“检验钼的污染是否延续到现在将十分重要，因为富含这种元素的尘土可能会毒害人类。”Gabrielli提到。
尽管南美洲绝大部分的空气污染物来自20世纪，但Gabrielli团队相信，殖民地时期的矿冶活动对环境产生了戏剧性影响，这段时间应被认为是该地区人类世的开端。
未参与该研究的巴西圣保罗大学大气物理学家Alexandre Correia表示，这比工业时代早了240年，因此暗示“全世界不同地区，人类世的开始时间并不相同”。
来源：中国科学网
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