Воздействие свинца является причиной целого ряда последствий для здоровья человека, причем даже относительно низкие уровни влияют на когнитивное развитие детей. Ученые DRI ранее использовали записи о загрязнении атмосферы, сохранившиеся в кернах арктического льда, для определения периодов загрязнения свинцом по всей Римской империи, и теперь новое исследование расширяет это открытие, чтобы определить, как это загрязнение могло повлиять на европейское население.
Исследование, опубликованное в Proceedings of the National Academy of Sciences, изучило три записи ледяных кернов, чтобы определить уровни загрязнения свинцом в Арктике между 500 г. до н. э. и 600 г. н. э. Эта эпоха охватывает период от подъема Римской республики до падения Римской империи, при этом исследование было сосредоточено на приблизительно 200-летнем расцвете империи, называемом Pax Romana.
Изотопы свинца позволили исследовательской группе определить горнодобывающие и плавильные работы по всей Европе как вероятный источник загрязнения в этот период. Затем усовершенствованное компьютерное моделирование атмосферного движения создало карты уровней загрязнения атмосферы свинцом по всей Европе. В сочетании с исследованиями, связывающими воздействие свинца с когнитивным снижением, исследовательская группа также выявила вероятное снижение уровня IQ по крайней мере на 2–3 пункта среди европейского населения.
«Это первое исследование, в котором данные о загрязнении берутся из ледяного керна и инвертируются для получения атмосферных концентраций загрязнения, а затем оценивается воздействие человека», — говорит ведущий автор исследования профессор Джо Макконнелл. «Идея о том, что мы можем сделать это для 2000 лет назад, довольно нова и захватывающа».
Лаборатория ледяных кернов Макконнелла в DRI десятилетиями изучала ледяные керны из таких мест, как Гренландия и Антарктида, где ледяные пласты накапливались на протяжении тысячелетий.
Используя огромные буры, они кропотливо извлекают колонны льда длиной до 3 400 метров, с каждым дюймом проникая все глубже в глубины истории Земли. Команда Макконнелла создает точные временные линии, используя записи хорошо датированных вулканических извержений, которые отпечатывают ледовую летопись, как открытки из прошлого.
Пузырьки газа, запертые во льду, дают представление об атмосфере прошлых эпох, а загрязняющие вещества, такие как свинец, могут быть использованы для интерпретации горнодобывающей и промышленной деятельности.
Макконнелл начал разрабатывать методы создания подробных записей о содержании свинца во льду более двадцати лет назад, когда он применил их к более поздней истории.
Когда археологи и историки узнали об этой работе, они обратились к нему в надежде применить эти новые методы к римскому периоду, пытаясь найти ответы на давние исторические вопросы.
«Результаты исследования изменили наше понимание той эпохи, обнаружив точные связи между записями о загрязнении свинцом и историческими событиями, такими как сокращение численности населения, связанное с периодическими эпидемиями и пандемиями», — добавляет соавтор исследования Эндрю Уилсон из Оксфордского университета.
Древнее загрязнение свинцом в основном происходило из-за добычи серебра, когда богатый свинцом минерал галенит плавился для извлечения серебра. На каждую унцию полученного серебра этот процесс производил тысячи унций свинца, большая часть которого выбрасывалась в атмосферу.
В 20 веке загрязнение свинцом в основном происходило из-за выбросов транспортных средств, сжигающих этилированный бензин. После принятия Закона о чистом воздухе в США в 1970 году, который ограничил использование этилированного бензина, исследователи отследили резкое снижение содержания свинца в крови человека. Однако общенациональное воздействие, особенно на детей, родившихся между 1950 и 1985 годами, позволило ученым отследить влияние свинца на здоровье и когнитивное развитие.
«Поскольку за последние 30 лет уровень загрязнения свинцом снизился, эпидемиологам и медицинским экспертам стало все более очевидно, насколько вреден свинец для развития человека», — говорит Макконнелл.
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 внимания и снижением успеваемости.
Хотя Центры США по контролю и профилактике заболеваний (CDC) считают, что уровень свинца в крови 3,5 мкг/дл является точкой для медицинского вмешательства у детей, они заявили, что не существует уровня воздействия свинца без риска.
«Известно, что свинец оказывает широкий спектр воздействия на здоровье человека, но мы решили сосредоточиться на снижении когнитивных функций, поскольку это то, что мы можем оценить количественно», — говорит соавтор исследования Натан Челлман. «Снижение IQ на 2–3 пункта может показаться не таким уж большим, но если применить это практически ко всему европейскому населению, то это будет нечто значительное».
Исследование показало, что загрязнение атмосферы свинцом началось в железном веке и достигло пика в конце II века до н. э. в период расцвета Римской республики. Затем оно резко снизилось в I веке до н. э., во время кризиса Римской республики, прежде чем увеличиться около 15 года до н. э. после подъема Римской империи.
Уровень свинцового загрязнения оставался высоким вплоть до Антониновой чумы с 165 по 180 годы н. э., которая сильно повлияла на Римскую империю. Только в Высоком Средневековье в начале 2-го тысячелетия н. э. уровень свинцового загрязнения в Арктике превысил устойчивые высокие уровни Римской империи. Согласно исследованию, более 500 килотонн свинца было выброшено в атмосферу за почти 200-летний период расцвета Римской империи.
Хотя данные по ледяным кернам показывают, что загрязнение Арктики свинцом было в 40 раз выше во время наивысшего исторического пика в начале 1970-х годов, выводы, полученные в ходе этого исследования, демонстрируют, как «люди на протяжении тысяч лет влияли на свое здоровье посредством промышленной деятельности», говорит Макконнелл.
