Использование этилированного бензина было основным источником антропогенных, то есть антропогенных выбросов свинца в Южной Америке с 1960-х годов. Топливо даже превзошло процветающую горнодобывающую промышленность в этом регионе мира, которая также выделяет большое количество свинца. В прошлом измерения в северном полушарии уже показали, что выбросы от этилированного бензина превышают выбросы от горнодобывающей деятельности. Однако таких убедительных доказательств для региона Альтиплано в Южной Америке не было.
На этом плато, расположенном между западными и восточными Андами, добывающая металлургия из минеральных руд выделяет большие количества свинца в окружающую среду с доколониальной эпохи.Доказательства этого были обнаружены исследователями из PSI и Университета Берна с помощью измерений из ледяного керна длиной 138 м, пробуренного из ледника Невадо Иллимани в восточной части Боливии. Ледниковый лед — бесценный архив прошлых загрязнений воздуха.
Просверливая лед глубоко под поверхностью ледника и анализируя его в лаборатории, ученые могут восстановить, насколько высока концентрация этих загрязнителей воздуха в прошлом. Авторам исследования теперь удалось отличить местные выбросы Альтиплано, которые могут быть связаны с добычей полезных ископаемых, от выбросов этилированного бензина, которые сжигались в основном в более отдаленных регионах и уносились ветром. Используя чувствительный масс-спектрометр, они определили концентрации свинца и различный состав изотопов в свинце из этих двух источников.Изотопы — это варианты химического элемента, которые отличаются друг от друга соответствующим атомным весом.
Химически различные изотопы ведут себя одинаково. Однако из-за разного веса их можно разделить в масс-спектрометре. Свинец в природе встречается в форме восьми различных изотопов. Четыре более легких из них стабильны, а их четыре более тяжелых аналога радиоактивно распадаются.
Происхождение свинца в пробе окружающей среды может быть определено на основе различных соотношений этих изотопов. Исследователи обнаружили отпечаток этилированного бензина в соотношении двух самых тяжелых из стабильных изотопов свинца. «Мы обнаружили более низкое соотношение свинца-208 к свинцу-207 после 1960 года», — объясняет исследователь PSI Аня Эйхлер, первый автор исследования. «Это соотношение изотопов отличается от типичного для свинца на рудниках Альтиплано, но хорошо согласуется с соотношением изотопов, измеренным в воздухе в городах Чили, Аргентины и Бразилии в 1990-х годах. Большая часть свинца содержится в воздухе пробы явно прослеживаются до этилированного бензина ", — добавляет Эйхлер.Анализ исследователей также показал, что антропогенные, то есть антропогенные выбросы свинца до 1960 года в основном попадали в атмосферу в результате горнодобывающей деятельности.
Загрязнение было особенно серьезным в периоды доколумбовой культуры Тиуанако / Вари и инков, в колониальную эпоху и с возрастающей индустриализацией 20-го века. Свинец в основном выделялся при добыче серебра и металлургии до конца XIX века, после чего преобладали выбросы при производстве олова, меди и никеля.
Однако самый сильный рост за последние 2000 лет можно отнести к использованию этилированного бензина после 1960-х годов, когда уровень загрязнения утроился по сравнению с историческими значениями. Содержание этилированного бензина в антропогенных выбросах свинца вдвое больше, чем от горнодобывающей промышленности региона. Исследователи обнаружили явное указание на то, что дорожное движение после 1960 г. внесло значительный вклад в одновременный рост концентрации нитратов в керне льда. Нитрат образуется в воздухе из оксидов азота, которые выбрасываются двигателями внутреннего сгорания.
Как и свинец, нитрат «вымывается» из воздуха с осадками и откладывается в снегу или ледниковом льду.Исследование еще раз подчеркивает важность запрета на этилированный бензин для окружающей среды и здоровья человека. При вдыхании свинец может попасть в кровоток и, в конечном итоге, в мозг, где он отравляет нервные клетки.
Этилированный бензин уже доказал, что является основным источником выбросов свинца в предыдущих исследованиях. «Теперь мы показываем, что это также относится к региону, в котором добыча с его тяжелыми выбросами свинца интенсивно практикуется на протяжении тысячелетий», — говорит Маргит Швиковски, соавтор и руководитель исследования и группы аналитической химии в лаборатории Радиохимия и химия окружающей среды в PSI.