اولین ارزیابی آلودگی فلزات سنگین سمی در نیمکره جنوبی در طول 2000 سال گذشته

فعالیت‌های انسانی، از سوزاندن سوخت‌های فسیلی و شومینه‌ها گرفته تا گرد و غبار و آلودگی تولید شده در معدن، جو زمین را به روش‌های بی‌شماری تغییر می‌دهد. سوابق این تاثیرات در طول زمان در یخ های قطبی ابدی که به عنوان نوعی کپسول زمان عمل می کند، حفظ می شود و به دانشمندان و مورخان این امکان را می دهد تا تاریخ زمین را با تاریخ جوامع انسانی مرتبط کنند. در یک مطالعه جدید، هسته‌های یخی قطب جنوب نشان می‌دهند که سرب و سایر فلزات سنگین سمی مرتبط با فعالیت‌های معدنی، نیمکره جنوبی را در اوایل قرن سیزدهم آلوده کرده‌اند.

جو مک کانل، دکترای پژوهشگر هیدرولوژی در دانشگاه، گفت: «دیدن شواهدی مبنی بر اینکه فرهنگ‌های اولیه آند 800 سال پیش، و بعداً استخراج معادن و متالورژی استعمار اسپانیا، به نظر می‌رسد باعث آلودگی سرب قابل تشخیص در فاصله 9000 کیلومتری قطب جنوب شده‌اند، بسیار شگفت‌انگیز است.» DRI و نویسنده اصلی این مطالعه.

این مطالعه که در 30 دسامبر در ژورنال Science of the Total Environment منتشر شد ، توسط تیم مک کانل در DRI همراه با همکارانش در نروژ، اتریش، و آلمان و همچنین در فلوریدا رهبری شد. این اولین باری است که دانشمندان تأثیرات انسان بر آلودگی سرب در قطب جنوب را در 2000 سال پیش ارزیابی کردند. همچنین این اولین ارزیابی دقیق از آلودگی تالیم، بیسموت و کادمیوم است. علاوه بر سرب، این فلزات سنگین (به استثنای بیسموت در سطوح پایین) بسیار سمی و مضر برای سلامت انسان و اکوسیستم در نظر گرفته می شوند.

این تیم دریافت که اولین افزایش آلاینده های فلزات سنگین – به ویژه سرب – در حدود سال 1200 آغاز شد، همزمان با ایجاد جوامع شهری توسط مردم Chimú در ساحل شمالی آمریکای جنوبی.

دکتر چارلز استانیش، باستان شناس و همکار پژوهشی دانشگاه فلوریدا جنوبی، می گوید: «این سکونتگاه ها به مقادیر زیادی نقره و سایر فلزات نیاز داشتند که از طریق معدن به دست می آمدند. سرب اغلب در سنگ‌های نقره یافت می‌شود و نمونه‌هایی از رسوبات دریاچه‌ای در منطقه پوتوسی بولیوی نیز نشان دهنده انتشار سرب در طول قرن‌های 12 و 13 است که مطابق با سوابق یخی قطب جنوب است.

آلودگی پایدارتر و پایدارتر به زودی پس از ورود مهاجران اسپانیایی به آمریکای جنوبی در سال 1532 آغاز شد، زمانی که پوتوسی به منبع اصلی نقره برای امپراتوری اسپانیا و بزرگترین منبع منفرد نقره در جهان تبدیل شد. سوابق یخی کاهش قابل توجهی در آلودگی سرب را بین سال‌های 1585 تا 1591 نشان می‌دهد، زمانی که اپیدمی‌های شدید جوامع آند را ویران کرد. این تیم توانستند ثبت نقره در ضرابخانه استعماری در پوتوسی را با داده های هسته یخی مقایسه کنند و دریافتند که آنها با کاهش آلودگی در قطب جنوب مطابقت دارند.

سوفیا ونسمن، دکترای دکترای DRI، محقق پس از دکترای DRI و همکار در این مطالعه، گفت: «بسیار شگفت‌انگیز است که فکر کنیم یک اپیدمی قرن شانزدهم در بولیوی، آلودگی در قطب جنوب و سراسر نیمکره جنوبی را تغییر داده است.

اگرچه موقعیت دور قطب جنوب هزاران کیلومتر از آمریکای جنوبی و استرالیا به این معنی است که تنها مقدار کمی از آلاینده ها در یخ ها ته نشین شده و حفظ می شود، سوابق دقیق تاریخی و سال به سال می توانند بینشی در مورد چگونگی و زمان تاثیر آلاینده های انسانی ارائه دهند. آندریاس استول، Ph.D. از دانشگاه وین، نویسنده و مدلساز جوی افزود: کل نیمکره.

همانطور که انتظار می رفت، آلاینده ها به طور قابل توجهی پس از صنعتی شدن افزایش یافتند و در آغاز استخراج سرب استرالیا در اواخر قرن نوزدهم افزایش یافت. همچنین کاهش قابل توجهی در رکوردهای مربوط به جنگ های جهانی و رکود بزرگ وجود دارد که نشان دهنده تأثیرات جهانی فعالیت های صنعتی و رویدادهای سیاسی در نیمکره شمالی است.

این مطالعه از تجزیه و تحلیل پنج هسته یخی مختلف استخراج شده از ورقه یخی شرق قطب جنوب در آزمایشگاه Ice Core DRI، یک مرکز منحصر به فرد با ابزارهایی که قادر به تشخیص مقادیر کمی از فلزات در یخ و برف هستند، نتیجه می گیرد. مک‌کانل و تیمش تکنیک‌های خود را در طول دهه‌ها بهبود بخشیده‌اند تا درک علمی از چگونگی تأثیر انسان‌ها بر جو زمین در طول زمان و ردیابی طاعون‌ها و جنگ‌های تاریخی با استفاده از تغییرات در سطوح آلودگی گرینلند را ارتقا دهند.

دکتر ناتان چلمن، استادیار تحقیقات DRI و محقق تحقیقاتی DRI، افزود: «ما احتمالاً تنها گروه تحقیقاتی در جهان هستیم که به طور معمول این نوع اندازه‌گیری‌های بسیار دقیق را انجام می‌دهیم، به ویژه در یخ‌های قطب جنوب که غلظت این فلزات بسیار کم است. D.

به لطف این پیشرفت‌ها، این مطالعه نگاهی عمیق‌تر از آنچه قبلاً ممکن بود به تاریخ ارائه می‌کند. مطالعات قبلی قادر به شناسایی آلودگی فلزات سنگین قبل از عصر صنعتی نبودند، زیرا تمایز بین فلزات تولید شده توسط فوران های آتشفشانی و فلزات تولید شده توسط فعالیت های انسانی غیرممکن بود. برای این مطالعه، تیم از سطوح تالیم ثبت‌شده در یخ برای تخمین و کم کردن سطوح پس‌زمینه آتشفشانی سرب، بیسموت و کادمیوم استفاده کرد که به آن‌ها اجازه می‌داد زمان شروع آلودگی منشأ انسانی و همچنین بزرگی را شناسایی کنند.

مک‌کانل می‌گوید: «ما دریافتیم که سطوح سرب، بیسموت و کادمیوم همگی پس از صنعتی‌سازی با یک مرتبه بزرگی یا بیشتر افزایش یافتند. اما تالیم واقعاً هیچ تغییری نکرد، که نشان دهنده انتشار اندک یا عدم انتشار انسانی از تالیم بود، بنابراین این چیزی بود که به ما اجازه داد از آن به عنوان شاخص آتشفشانی در طول 2000 سال گذشته استفاده کنیم.

مک‌کانل می‌گوید که او و تیمش امیدوارند از تکنیک‌های توسعه‌یافته در این مطالعه برای اصلاح درک سطوح آلودگی پیش از صنعت در قطب شمال استفاده کنند، جایی که معدن و متالورژی در تاریخ بشر بسیار زودتر از آمریکای جنوبی برجسته‌تر بود.