只要徒步旅行在近5500米高的秘鲁安第斯山脉上，你就能找到凯尔卡亚冰帽(如图)。那里的风景古朴荒凉，似乎就是一个原始世界，仅仅有一丛灌木在热带冰川周边的岩石上顽强地生存着。但是，钻入冰块内部，你将探寻出一段“肮脏”的历史——南美洲的空气污染历程记录。日前，一篇关于从凯尔卡亚冰帽中获得冰芯的研究称，早在工业革命到来之前，蒸汽机的使用和煤电厂就已对空气造成长达数百年的污染。这个结论表明，人类世(一个依据人类对地球的影响而定义的新的地质学纪元)在世界各地开始的年代各有差异。
因为只要人类向大气中排放污染物，地球冰川中的冰就能将其捕获。由于热带地区每年的雨季旱季交替出现，因此凯尔卡亚冰芯便栩栩如生地将曾经的大气状况记录了下来。雨季为凯尔卡亚带来了雪，旱季则为这里带来了尘土。“一旦各种物质都沉淀在冰川中，季节的交替变换就像条纹一样(一条洁净的，一条积满灰尘的)显示在冰块内。”哥伦比亚俄亥俄州立大学的地球学家保罗·加布里埃里解释道。当时空气中的任何事物，无论是雪还是尘埃最终都将被封存在冰川里。这意味着，科学家们可以使用类似从凯尔卡亚中获得的那种冰芯，重新建构加布里埃里所称的污染史。比如，因古希腊和古罗马人采矿作业而释放到大气中的金属已经在格陵兰岛上的冰块中被发现。加布里埃里认为，南美洲的冰川也许已经将类似的人类活动记录下来，尤其是南美洲的一段很长的采矿和冶金历史。
“早在公元前1400年，人类就已在南美洲开始采矿和炼铜，并且印加人在公元前15世纪引进银矿石(通常含有铅)冶炼技术。”来自法国图卢兹EcoLab的环境地球化学家弗朗索瓦·德·拉罗什福科解释道。尽管他没有参与该项研究。在开放式的熔炉中冶炼金属，会向大气中释放金属微粒。这些微粒成为沉淀和灰尘的一份子，降落到凯尔卡亚冰帽中。加布里埃里的团队在凯尔卡亚冰芯中发现的金属痕迹包括铜和铅，这些金属的历史可追溯到哥伦比亚时期以前，这也支持了一组相似的证据，即来自德·拉罗什福科关于阿根廷火地岛泥煤记录的研究中印加人和前印加人的排放。“这篇新的论文首次量化确定前殖民时期南美存在空气污染，表明其排放水平足够高，以至于人们认为印加人就是污染者。”德·拉罗什福科说。
“但是，直到西班牙殖民南美洲，空气污染才真正开始。”加布里埃里说。玻利维亚波托西的巨大银矿或许是罪魁祸首，整个殖民时期那里都在对地球上最大储量的珍贵金属进行开采——向南美洲的大气中释放的铅及其它金属也达到史无前例的水平。公元1450年~公元1900年，凯尔卡亚冰帽中的铅含量几乎翻了1倍，冰块中金属锑的数量也上升了3.5倍。加布里埃里和他的同事近日在《美国国家科学院学报》的网站上发表了该报告。
19世纪，当南美洲各国正弥漫着独立战争的硝烟时，经济由于长时间的基础设施破坏和资金缺损而失去活力，空气污染也逐渐减少。但是，污染却在20世纪卷土重来——铜矿开发、燃煤火车以及随后含铅汽油供能汽车的引进、新金属材料(比如钼)在这一区域被开发等。1989年，科学家在凯尔卡亚的冰帽中发现大气中银的含量几乎翻了3倍、铜和铅的含量是原来的2倍、钼的含量已超过2倍。“检测当今大气污染物中是否还存在钼十分重要，因为沉淀在钼中的尘土对人体可能是有毒的。”加布里埃里解释说。
尽管南美洲的空气污染物大部分是在20世纪排放的，加布里埃里和他的同事仍然相信，殖民时代的矿井(比如波托西)对环境有重大的影响，以至于可以被认为是这一地区人类世的开端。“那是在工业革命开始前的240年，也表明了人类世的起始时间在世界各地是不同的。”巴西圣保罗大学研究南美洲冰芯的大气物理学家亚历山大·柯雷尔说。尽管他没有参与到目前的这项研究中。但是，无论人类世始于何时，它都对现在造成了不可磨灭的影响。加布里埃里说：“现今，地球上没有哪个冰川幸免于人类活动产生的空气污染。”
秘鲁凯尔卡亚冰帽
