白朗峰冰芯揭示,羅馬帝國冶金工業曾經嚴重污染歐洲空氣

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新聞摘要:

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白朗峰資料圖片。白朗峰位於法國、意大利的邊界地區,海拔高度4808.7米,是歐洲同阿爾卑斯山脈(Alps)最高的山峰

古氣候學家(paleoclimatologist)在法國的歐洲最高山峰白朗峰(Mont Blanc)鑽取冰芯樣本發現,羅馬時代的金屬冶煉對整個歐洲造成嚴重的空氣污染,當中重金屬鉛污染物濃度比背景濃度高出達10倍,另一種重金屬污染物銻(Antimony, Sb)亦都上升,並在古典時代達到峰值,時間持續500年之久。在此之前,古氣候學家早在1990年代已經發現格陵蘭(Greenland)冰芯樣本中羅馬時代沉積的冰層存在鉛污染值的異常尖峰,顯示羅馬帝國產生的鉛污染物數量足以達到影響北半球的規模,在人類歷史上是首次出現如此大規模的人為空氣污染。筆者幾年前在《超級工程:羅馬是怎樣建成的》第5季《軍人王朝》第8集當中對此已有提及,氣候學者將之稱為「羅馬異常」(Roman anomaly),而位於約旦另一個銅礦的泥土銅污染值亦都顯示出吻合的趨勢。詳情請參閱筆者之前講關於羅馬鉛污染格陵蘭冰層的文章。

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地圖:今次冰芯取樣的地點(黃星)、羅馬共和國時期已經存在的鉛礦地點(藍點)、羅馬帝國時期遍佈歐洲的鉛礦地點(紅點)

雖然考古學界早已經知道羅馬曾經大規模冶銅、鉛、銀等金屬,並造成嚴重污染,但今次的研究比起1990年代的研究不同。今次是直接研究歐洲本土的冰層樣本,可以更直接得出羅馬大規模冶煉金屬對歐洲空氣的影響。公元前350年至公元175年間,鉛污染物濃度比背景高出達10倍(20世紀1950年至1985年間由於使用有鉛汽油,歐洲的鉛污染物濃度曾一度高於背景50-100倍),而之前的格陵蘭冰芯樣本僅為4倍,顯示羅馬產生的空氣污染比科學家原先所知道的更嚴重。今次研究顯示,污染物峰值出現在公元前250年同公元120年,公元120年的峰值被認為跟公元117年羅馬帝國版圖達到最大有關。長達數千年的冰芯樣本揭示出歐洲金屬冶煉在不同年代規模並不相同,例如在黑死病肆虐歐洲的公元1349至1353年,歐洲的鉛污染值曾一度跌至接近零。

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今次冰芯樣本中分析得出的鉛、銻污染物數值

筆者分析及補充資料:

人類使用鉛的歷史有好幾千年,但根據歷史文獻記載,羅馬是第一個以工業規模大量生產鉛的文明。在羅馬,金屬礦山分為國營和私營兩種,早期在礦山工作的人大多數是奴隸和罪犯,他們擔當最危險的開礦工作,但後期奴隸來源枯竭奴價高漲,越來越多自由民受薪工人為工資挺而走險到礦場工作。羅馬的金屬工業相當蓬勃,根據羅馬時代格陵蘭冰芯的鉛污染濃度推算,羅馬帝國極盛時代一年生產的金屬鉛達到8萬公噸,是工業革命前世界最大的鉛生產國。為何羅馬人要生產這麼多鉛?到底有甚麼用?很簡單,因為鉛便宜、軟、可塑性高和溶點低,容易塑造成各種不同形狀的物品。當時鐵和青銅一係就加工難度大,一係就貴,平民好多時只能夠用鉛製小物品。在羅馬鉛用途相當廣泛,鉛被用作製造小至日常生活家居小物品、器皿、大至大型貨船以及客船的防腐蝕殼(羅馬是歷史上第一個文明用金屬包裹船隻的殼體,以防止海洋生物腐蝕內裡的木造結構)、供水系統的水管等等,因此有理論曾經認為羅馬人長期攝取鉛導致中毒,影響羅馬人智力及生育能力,令羅馬帝國最終滅亡。當然,現代學者主流相信雖然羅馬時代鉛污染的問題確實存在,但引申到作為羅馬帝國衰亡的原因是過份解讀。除了鉛之外,羅馬亦都生產大量銅、鐵以及貴金屬金、銀等。高峰時估計羅馬國內每年生產15,000公噸銅(同樣是工業革命前最大的銅生產國)、36,600至82,500公噸鋼鐵、200公噸白銀和9公噸黃金。歷史學家估計,羅馬全盛時期流通的白銀總量達到10,000公噸,是公元800年整個歐洲加上阿拉伯帝國總和的5至10倍。由於冶煉部分金屬如銅、鉛、銀等會釋放出重金屬污染物進入空氣,而冰層形成時會困住微小的氣泡,古氣候學家能夠通過分析從冰層中獲得的古代空氣樣本推算古時不同年代的金屬生產量,為歷史學者研究古代經濟發展史、金屬工業史提供寶貴的線索和證據。

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羅馬時代大量生產的鉛錠(Lead ingot),根據羅馬時代格陵蘭冰芯的鉛污染濃度推算,羅馬帝國極盛時代一年生產的金屬鉛達到8萬公噸,是工業革命前世界最大的鉛生產國

參考資料:

Preunkert S. et. al. (2019) Lead and Antimony in Basal Ice From Col du Dome (French Alps) Dated With Radiocarbon: A Record of Pollution During Antiquity. Geophysical Research Letters, Vol. 46, issue 9, pp. 4953-4961.

 

外電綜合報導(英文):

https://phys.org/news/2019-05-roman-polluted-european-air-heavily.html

https://www.haaretz.com/archaeology/.premium-how-ancient-rome-poisoned-not-only-itself-but-europe-s-air-with-lead-1.7250218

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