Resterna av Las Médulas, den viktigaste guldgruvan i det romerska imperiet, ligger i nordvästra Spanien. Det spektakulära landskapet är resultatet av gruvtekniken Ruina Montium. Kredit:Rafael Ibáñez Fernández, CC BY-SA 3.0
Den romerska gruvverksamheten ökade blykoncentrationerna i atmosfären med minst en faktor 10, förorenar luften över Europa kraftigare och längre än tidigare trott, enligt en ny analys av iskärnor tagna från glaciärer på Frankrikes Mont Blanc.
Människor har brutit metaller sedan 6:e årtusendet f.Kr. men romarna var den första europeiska civilisationen som massproducerade bly för vattenledningar, husgeråd och silver för mynt. Gruvdrift och smältning släpper ut många typer av föroreningar i luften, inklusive flera tungmetaller, som är giftiga.
Forskare har känt till att romarna bröt bly men var inte säkra på hur mycket deras gruvverksamhet kan ha förorenat europeisk luft eller hur länge, och hur stor påverkan av romerska aktiviteter var jämfört med nyare blyföroreningar.
Nu, koncentrationer av spårmetaller i några av Mont Blancs djupaste isar visar två toppar i atmosfärisk blyförorening över Europa under romartiden, en under det andra århundradet f.Kr. och en under det andra århundradet f.Kr. Övergripande, Romersk gruv- och smältverksamhet förorenade atmosfären i nästan 500 år och förorenade även Europas luft med antimon, en giftig metalloid som kan ge effekter som liknar arsenikförgiftning, enligt den nya studien.
Den nya studien i AGU:s journal Geofysiska forskningsbrev är en av de första att kvantifiera atmosfäriska blykoncentrationer över Europa under antiken, tidsperioden som sträcker sig över höjden av antika grekiska och romerska kulturer. Bly är en av de farligaste miljöföroreningarna och är giftigt för människor i extremt låga halter.
Fynden lägger till bevisen för att människor har genererat blyföroreningar i stor skala under längre tid än tidigare trott, enligt studiens författare.
"Vår allra första studie av föroreningar under antiken, härledd från en alpin iskärna, gör det möjligt för oss att bättre utvärdera effekterna av romerska utsläpp i Europas skala och att jämföra denna gamla förorening med den senaste tidens förorening kopplad till användningen av blyhaltig bensin i Europa mellan 1950 och 1985, sade Michel Legrand, en atmosfärsforskare vid Université Grenoble Alpes i Grenoble, Frankrike, och medförfattare till den nya studien.
"Denna alpina is visar att blyutsläppen under antiken ökade den naturliga nivån av bly med en faktor 10. Som jämförelse, de senaste mänskliga aktiviteterna relaterade till användningen av blyhaltig bensin i Europa ökade den naturliga blynivån med en faktor på 50 till 100, sade Legrand. föroreningarna från romarna är fem till tio gånger mindre än på grund av den senaste tidens användning av bensin, men det ägde rum under en lång tidsperiod – flera århundraden istället för 30 år av blyhaltig bensin."
Romerska blygöt från gruvorna i Cartagena, Spanien, inrymt i det arkeologiska kommunala museet i Cartagena. Kredit:Nanosanchez; allmängods
Figur 1. (a) Blykoncentrationer i is på Grönland (blått) och i Col du Dôme (CDD, röd). (b) Bly (röd) och antimon (grön) koncentrationer i is från CDD. På den nedre skalan, ålder anges i år, från 1 e.Kr. och framåt). Faser av ökande blyutsläpp åtföljdes av en samtidig ökning av närvaron av antimon – en annan giftig metall – i alpina isen. Kredit:CNRS
Figur 2. Simuleringar för att bedöma blyavlagringarnas känslighet i Col du Dôme (gul) för det geografiska läget för utsläppet. Denna karta visar också platsen för större gruvor som man vet har funnits i den romerska antiken. I den cirka 500 km långa regionen runt Alperna, i blått, gruvor som tros ha varit aktiva under den republikanska perioden, och i rött, de som är aktiva senare. Utanför denna radie, alla andra minor indikeras i rött (alla epoker kombinerade). Alpin is är därför representativ för atmosfären på hög höjd som tar emot utsläpp från Frankrike, Spanien, Italien, öar i Medelhavsområdet, och, i mindre grad, Tyskland och England. Kredit:CNRS
De nya resultaten stödjer tidigare forskning som utmanar tanken att miljöföroreningar började före den industriella revolutionen på 1800-talet, enligt Alex More, en klimathistoriker vid Harvard University som inte var kopplad till den nya studien.
Nuvarande policyer som sätter standarder för acceptabla nivåer av blyföroreningar använder förindustriella nivåer som baslinje. Men de nya rönen tyder på att förindustriella nivåer inte är en korrekt baslinje och endast nivåer från före starten av metallurgin kan betraktas som naturliga, Mer sagt.
"Mänsklig luftförorening har funnits under lång tid, och baslinjen som vi trodde var naturlig är faktiskt inte så, " Mer sa. "Alla standarder för föroreningar som bygger på detta antagande om en förmodern, förindustriell baslinje, är fel."
De ursprungliga rörmokarna
Historiker krediterar det antika Rom för att vara den första civilisationen att massproducera bly och romarna var de första som byggde storskaliga VVS-system med blyrör. På höjden av det romerska imperiet, romarna bröt bly från många delar av Europa, inklusive den iberiska halvön och Storbritannien. Blyproduktionen minskade efter Roms fall på 400-talet och nådde inte jämförbara nivåer förrän den industriella revolutionen.
Forskare hade tidigare hittat bly i en iskärna från Grönland som de kopplade till den detaljerade historien om romersk gruvverksamhet, men eftersom Grönland är så långt från föroreningens källa, Forskare har varit osäkra exakt vad blykoncentrationerna var i europeisk luft vid den tiden.
Flera tidigare studier har tittat på tidigare blyföroreningar i iskärnor från Alperna, men ingen hade ännu fokuserat på den romerska eran. En studie från 2017 i AGU:s tidskrift GeoHealth fann att blygruvverksamheten i Europa under medeltiden sjönk till nästan noll under digerdöden-pandemin 1349 till 1353.
Bågarna i en förhöjd del av den romerska provinsakvedukten i Segovia, i det moderna Spanien. Romerska akvedukter levererade vatten till allmänna bad, latriner, fontäner, och privata hushåll. De stödde också gruvdrift, fräsning, gårdar, och trädgårdar. Kredit:Bernard Gagnon, CC BY-SA 3.0
Metaller i is
I den nya studien, forskare mätte koncentrationer av spårmetaller i en iskärna hämtad från Mont Blanc, den högsta toppen i Alperna, att förstå hur romerska aktiviteter kan ha påverkat Europas miljö. Studier av sjösediment och torvmossar har visat på lokal blyförorening i vissa delar av Europa under denna tid, men iskärnor ger bättre bevis för den europeiska kontinenten som helhet.
Den nya studien ger ett rekord av blyföroreningar över Europa för ungefär de senaste 5, 000 år, som sträcker sig över bronsåldern (3000 till 800 f.Kr.), antiken (800 f.Kr. till 500-talet e.Kr.), och in i tidig medeltid.
Forskarna fann att romarna förorenade europeisk luft i ungefär 500 år, från omkring 350 f.Kr. till 175 e.Kr. Inom den perioden, de hittade två gånger där blyföroreningen ökade till mer än 10 gånger högre än bakgrundsnivåerna. Studien kan inte fastställa de exakta åren, men spikarna inträffar runt 250 f.Kr. och 120 f.Kr. och kan motsvara tider av expansion och välstånd för den romerska kulturen. Den romerska republiken expanderade till hela den italienska halvön på 300-talet f.Kr. och det romerska riket expanderade till större delen av Europas fastland under 200-talet e.Kr. Som jämförelse, Grönlands iskärna uppvisade blynivåer som toppade på ungefär fyra gånger bakgrundsnivån.
Mellan de två spikarna, studien fann att blyföroreningen minskade, men inte på förromersk nivå. Detta kan motsvara krisen i den romerska republiken, en period av politisk instabilitet som markerade övergången från den romerska republiken till det romerska riket från omkring 134 till 44 f.Kr. även om de exakta datumen är osäkra.
The researchers also quantified antimony pollution during antiquity for the first time and found antimony concentrations at least six times higher than background levels during the Roman era. Lead ores commonly contain elements like arsenic, antimon, koppar, silver and gold.
The findings show the Romans impacted air quality beyond simple lead pollution and their effect on the European atmosphere was longer-lived than previously thought, enligt studiens författare.
The ice core data gives scientists a better context for understanding how toxic modern air pollution is, according to More.
"Our ultimate goal is to show the man-made impact on the atmosphere for millennia now, " he said. "The baseline that we can now show is much more detailed, compared to modern times."
Den här historien återpubliceras med tillstånd av AGU Blogs (http://blogs.agu.org), en gemenskap av jord- och rymdvetenskapsbloggar, värd av American Geophysical Union. Läs originalberättelsen här.
