Воздействие свинца вызывает ряд проблем со здоровьем у человека, причем даже относительно низкие уровни влияют на когнитивное развитие детей. Ученые из Института исследования пустынь (DRI) ранее использовали данные о загрязнении атмосферы, сохраненные в арктических ледяных кернах, для определения периодов свинцового загрязнения на протяжение Римской империи, а теперь новые исследования расширяют эти находки, чтобы определить, как это загрязнение могло повлиять на европейское население.
Исследование, опубликованное в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), рассмотрело три ледяных керна для определения уровней свинцового загрязнения в Арктике с 500 года до н.э. до 600 года н.э. Этот период охватывает подъем Римской Республики и падение Римской Империи, а исследование сосредоточено на примерно 200-летнем расцвете Империи, известном как Pax Romana. Изотопы свинца позволили исследовательской группе определить добычу и плавку металлов по всей Европе как вероятный источник загрязнения в этот период. Современное компьютерное моделирование атмосферного движения затем позволило создать карты уровней свинцового загрязнения атмосферы по всей Европе. В сочетании с исследованиями, связывающими воздействие свинца с когнитивным снижением, исследовательская группа также выявила вероятные уменьшения уровня IQ минимум на 2-3 пункта среди европейского населения.
«Это первое исследование, которое берет запись о загрязнении из ледяного керна и инвертирует ее, чтобы получить атмосферные концентрации загрязняющих веществ и затем оценить влияние на человека», — говорит Джо МаКконнел, научный сотрудник-гидролог DRI и ведущий автор исследования. «Идея о том, что мы можем сделать это для 2000 лет назад, довольно нова и увлекательна.»
Лаборатория ледяных кернов МаКконнела в DRI уже несколько десятилетий занимается изучением ледяных кернов из таких мест, как Гренландия и Антарктида, где слои льда накапливались на протяжении тысячелетий. С помощью огромных буров они тщательно извлекают колонки льда длиной до 11 000 футов (3400 метров), достигая все более удаленных глубин истории Земли с каждым дюймом. Команда МаКконнела создает точные временные линии, используя записи хорошо датированных вулканических извержений, которые оставляют следы в ледяных записях, как открытки из прошлого. Газовые пузырьки, запечатанные в льду, предоставляют представление об атмосфере прошлых эпох, тогда как загрязнители, такие как свинец, можно использовать для интерпретации горнорудной и промышленной деятельности.
МаКконнел начал разрабатывать методы создания очень детализированных записей свинца в льду более двадцати лет назад, когда применял их к более недавней истории. Когда археологи и историки узнали об этой работе, они обратились к нему с надеждой применить эти новые техники к римскому периоду, пытаясь найти ответы на оставшиеся исторические вопросы. «В результате исследования изменилось наше понимание этой эпохи, найдя точные связи между записями о свинцовом загрязнении и историческими событиями, такими как сокращение численности населения, связанное с периодическими эпидемиями и пандемиями», — добавляет соавтор и древний историк Эндрю Уилсон из Оксфордского университета.
Возрастание понимания вреда свинцового загрязнения связано с тем, что древнее свинцовое загрязнение в значительной степени происходило от добычи серебра, при этом свинцовый минерал галенит плавили, чтобы извлечь серебро. На каждую унцию полученного серебра этот процесс производил тысячи унций свинца, большая часть которого выбрасывалась в атмосферу.
В 20-м веке свинцовое загрязнение в основном происходило от выбросов автомобилей, работающих на свинцовом бензине. После принятия Закона о чистом воздухе в США в 1970 году, который ограничил использование свинцового бензина, исследователи отслеживали резкое снижение уровня свинца в крови человека. Однако общенациональное воздействие, особенно для детей, родившихся между 1950 и 1985 годами, позволило ученым отслеживать влияние свинца на здоровье и когнитивное развитие.
«Поскольку за последние 30 лет свинцовое загрязнение уменьшилось, стало все более очевидным для эпидемиологов и медицинских экспертов, насколько плохо свинец влияет на развитие человека», — говорит МаКконнел.
У взрослых высокие уровни воздействия свинца связаны с бесплодием, анемией, потерей памяти, сердечно-сосудистыми заболеваниями, раком и снижением иммунного ответа, среди прочих последствий. У детей даже низкие уровни воздействия связаны со снижением IQ, проблемами с концентрацией и снижением академической успеваемости. Хотя Центры по контролю и профилактике заболеваний США (CDC) считают уровень свинца в крови 3,5 мкг/дл точкой для медицинского вмешательства у детей, они заявили, что нет такого уровня воздействия свинца без рисков.
«Свинец известен своим широким спектром негативного влияния на здоровье человека, но мы решили сосредоточиться на когнитивном снижении, потому что это то, что мы можем количественно оценить», — говорит соавтор исследования Натан Челлман, ассистент профессора исследований вод и льда в DRI. «Снижение IQ на 2-3 пункта не звучит слишком серьезно, но когда это касается практически всего европейского населения, это действительно большая проблема.»
Исследование показало, что атмосферное свинцовое загрязнение началось в Железном веке и достигло пика в конце II века до н.э. на пике Римской Республики. Затем оно резко снизилось в I веке до н.э. в период кризиса Римской Республики, прежде чем снова увеличиться около 15 года до н.э. с восхождением Римской Империи. Свинцовое загрязнение оставалось высоким до Антониновой чумы с 165 до 180 года н.э., которая сильно затронула Римскую Империю. Лишь в Высоком Средневековье в начале II тысячелетия н.э. свинцовое загрязнение в Арктике превысило постоянные высокие уровни Римской Империи. Согласно исследованию, более 500 килотонн свинца было выброшено в атмосферу в течение почти 200-летнего расцвета Римской Империи.
Хотя записи ледяных кернов показывают, что свинцовое загрязнение в Арктике было в 40 раз выше во время самого высокого исторического пика в начале 1970-х годов, полученные из этого исследования данные показывают, как «люди уже тысячи лет оказывают влияние на свое здоровье через промышленную деятельность», — отмечает МаКконнел.
