Свинцовое загрязнение как свидетельство некоторых исторических процессов
Окрестности замка Певерил (Peveril), бывшего центра добычи и переплавки серебряных и свинцовых руд.
Деревушка Каслтон, приютившаяся в живописном уголке национального парка Пик-Дистрикт (Великобритания), сегодня является центром притяжения для любителей пешего туризма, тогда как 800 лет назад здесь находился крупный по тем временам центр переработки руд, из которых выплавляли серебро и свинец. И следы этого хозяйствования археологи обнаруживают до сих пор, в том числе и свидетельства накопления соединений свинца, которые покрывали окрестные дикие пустоши и лесистые холмы. Но свинец осел не только в округе, а был разнесён ветрами на многие сотни и даже тысячи километров, и его следы чётко прослеживаются в ледниках швейцарских Альп.
Археолог Крис Лавлак (Chris Loveluck) и его коллеги из университета Ноттингема смогли восстановить историю средневековой добычи и переработки свинца благодаря сохраняющим свойствам льда и новому методу прочтения химических отложений с беспрецедентной детализацией в масштабе недель и даже дней.
Исследование также обнаружило свидетельства производства серебра, потому что зачастую его добывают из тех же пород, что и свинец. Оказалось, что следы этого масштабного загрязнения заодно являются хорошим маркером состояния экономики средневековой Англии. Пики на графике, соответствующие максимальным значениям содержания свинца, взятых из швейцарского льда, совпадают с периодами усиления власти королей, активной чеканки монет, возведения замков и соборов. Периоды, соответствующие минимумам загрязнения свинцом, совпадают по времени с войнами, эпидемиями и другими кризисными явлениями.
В сознании большинства людей загрязнение окружающей среды свинцом и другими тяжёлыми металла обычно ассоциируется с началом Промышленной революции, произошедшей в ведущих государствах мира в XVIII-XIX веках. Но специалистам и интересующимся дилетантам давно известно, что и во времена Римской империи велась активная добыча и переработка свинцово-серебряных руд. ( Например). И недавно были ещё найдены следы соединений свинца, соответствующих средневековью, во льдах Гренландии и отложениях ряда европейских озёр. До последнего времени предполагалось, что центром, откуда исходила вся эта ядовитая дымовуха, была Германия.
И вот новое исследование, которое Лавлак провёл совместно с командой историков Гарвардского университета, с гляциологом Полом Майевским (Paul Mayewski) и его коллегами из Университета штата Мэн (США), указывает на другое местоположение. Были проанализированы образчики льда, взятые из ледника Гнифетти в швейцарских Альпах, которые сохранили в себе своеобразную запись событий, произошедших за последние 2 тысячи лет. Это и осадки с различными промышленными загрязнениями, и частички вулканического пепла и даже пыль, залетающая сюда во время песчаных бурь в Сахаре. Для того, чтобы получить картину с высоким разрешением, учёные нарезали лазером пласты льда толщиной в 120 микрон, что дало детальную картину снегопадов, произошедших за это время, с точностью до недель и дней.
Полученные данные выявили масштаб регионального загрязнения, отобразив резкие скачки содержания свинца между 1170 и 1219 гг. н.э. Это были самые высокие значения, если не брать в расчёт время после Промышленной революции.
Чтобы найти местоположение центра производства свинца, команда исследователей смоделировала перенос загрязнённого воздуха. Они обнаружили, что летом ветры, подхватывавшие ядовитые испарения, дули в сторону ледника с северо-запада - из Англии. Пик загрязнённых осадков приходился на летнее время, когда крестьяне из Пик-Дистрикта добывали руды больше всего, пользуясь передышкой от весенних и осенних полевых работ.
На основе полученных данных была проведена сверка с историческими событиями той эпохи. Например, были подняты старинные записи, в которых отображались ежегодные налоги, собираемые с рудокопателей. Учёные обнаружили, что эти записи хорошо коррелируют с уровнем содержания свинца в ледяных образчиках. Например, на графике видно, что загрязнение свинцом резко падает в 1170 году, и этому есть объяснение. В тот год был убит архиепископ Кентерберийский Томас Бекет, и король Генри II был отлучен от церкви, никто не платил ему налоги, и добыча руды остановилась.
Десять лет спустя (см. график) загрязнение свинцом снова достигает своего локального максимума. Это Генри II помирился с папой Римским, и у него появилось большое количество заказов на свинец для строительства крыш, желобов и цистерн, что нашло своё подтверждение в налоговых книгах Пик-Дистрикта и Карлайла в Северной Англии. Уровень загрязнения снова растёт в 1193 году, когда Ричард I («Львиное Сердце») был пойман и заточён императором Священной Римской империи Генрихом VI, который требовал выкуп за английского короля. Судя по графику, англичане стали прилагать немалые усилия, чтобы добыть побольше серебра для выкупа, параллельно загрязняя воздух и свинцом.
Но Ричард оставил своему преемнику и брату, Иоанну I (Безземельному), пустую казну. Потеряв Нормандию в войне с Францией, тот получил репутацию слабого правителя. Его же бароны восстали в 1215 году, когда Иоанн был вынужден подписать Великую хартию вольностей, которая давала церкви и баронам больше прав, что привело к сокращениям доходов от собираемых налогов. Иоанн I умер в 1216 году и власть над страной постепенно перешла к его сыну Генриху III, но монеты не были отчеканены, добыча руды была остановлена.
Однако не все учёные единогласны во мнении, что центр загрязнения находился в Северной Англии. Например, геохимик Паоло Габриелли (Paolo Gabrielli) из Университета штата Огайо (США) и гидролог Джо Макконнелл (Joe McConnell) из Института исследований пустынь предлагают всё же немецкие шахты в качестве источника высокого уровня свинца в арктических льдах, критикуя при этом сбор образцов из швейцарских Альп, так как по их мнению данные из Альп могут быть искажены, потому что там снег накапливается в специфическом режиме, часто сдуваясь ветрами.
Но у команды Лавлака есть контраргумент на эти возражения: добычи свинца и серебра в Германии достигли своего пика до рассматриваемого периода. Решить вопрос помогут исследования о наличии или отсутствии разницы в изотопном составе загрязнений, собранных в Англии и Германии. Тем временем другие коллективы учёных анализируют ледяные керны, взятые в других местах Альп, надеясь внести уточняющие коррективы.
Почерпнуто из номера журнала "Science" от 3 апреля 2020 года.