К вопросу об античном техногенном свинце в слоях гренландского льда

Постановка задачи

Содержание свинца в годовых слоях гренландского льда последних тысячелетий отражает индустриальную активность Человечества. Это считается вполне обоснованным научным заключением [1, 2, 4, 8, 10 и др.]. Его базой являются данные, приведеные в публикации [10], которые можно презентовать так. По историческим данным для последних 5 тысяч лет составлен график всемирного производства свинца. График имеет две яркие особенности: локальный максимум производства свинца, хронологически соответствующий периоду существования Римской империи (его назовем максимумом производства свинца в античное время), и минимум, примерно соответствующий раннему средневековью (его назовем спадом производства свинца в «темных» веках). По гляциологическим данным составлен график содержания свинца в годовых слоях гренландского льда. Он поразительно точно соответствует графику его всемирного производства. В работе [8] приведены оценки соотношения содержания в слоях гренландского льда техногенного и природного свинца для периода Римской империи. Их содержание соотносится как 4 к 1. «Lead pollution levels during the Roman era were about four times greater than natural background levels of lead …».
Экологи придерживаются мнения о том, что производство свинца в античное время явилось причиной загрязнения им гренландского льда. «Как показало бурение ледникового щита Гренландии, те его слои, которые отложились в пору Римской империи, сильно загрязнены свинцом - его осело около 400 тонн. Центр добычи металла находился в Испании: а ведь от нее до Гренландии - 4000 км! Полагая, что в атмосферу уходило около 5 % добытого свинца, можно оценить величину его добычи: до 80 000 тонн в год!» [2]. «Скважина длиной в 3,2 километра, которую пробурили ученые в леднике, расположенном в Гренландии, позволила установить, что еще во времена Древнего Рима рабы, добывавшие в рудниках серебро, выбросили в атмосферу такое количество свинца, которого хватило для загрязнения воздуха в течение 900 лет. Хотя свинца в тех слоях льда, которые датировались более древними временами, оказалось в 100 раз меньше, чем во льду, накопившемся за последние 30 лет, все же ученым удалось выяснить, что 70% глобального атмосферного свинцового загрязнения, датированного периодом с 366 года до нашей эры и до 36 года нашей эры приходится на знаменитый рудник Рио Тинто, который ныне находится на территории современной Испании» [1].
На основе приведенных в публикации [10] данных делается частное заключение: содержание техногенного свинца в слоях гренландского льда подтверждает существование в античное время его развитого производства и, в конечном счете, является естественнонаучным доказательством правильности Традиционной Истории. Это заключение фигурирует в полемике, которая ведется на интернетовских форумах между адептами Традиционной Истории и адептами альтернативных исторических моделей. В свою очередь, адепты альтернативных исторических моделей и непредвзято настроенные специалисты выражают сомнение в достоверности заключения «содержание свинца в годовых слоях гренландского льда последних тысячелетий отражает индустриальную активность Человечества». Представляется целесообразным рассмотреть его обоснованность, прежде всего, для античного техногенного свинца.

Обзор опубликованной литературы

На основе обзора опубликованной литературы [4] сделан вполне определенный вывод.

Вывод 1. «В настоящее время не представляется возможным приписывать высокий уровень содержания тяжелых металлов в атмосфере Антарктики и Арктики только естественному или чисто антропогенному процессам».

Фактические данные

Для оценки обоснованности заключения «содержание свинца … активность Человечества» рассмотрены следующие фактические данные:
- [5]: приведены графики содержания свинца в годовых слоях гренландского льда разреза Summit (центральная Гренландия) для последних 30000 лет и содержания сульфатов для последних 200 лет.
- [7]: приведены высоко разрешенные по времени данные по содержанию свинца в разрезе Summit для периода 1750-1998 AD годов.
- [9]: приведены графики содержания CO2, N2O и CH4 в полярных льдах для периода 1400-2000 AD годов.
- [10]: приведены оценки величин эмиссии свинца в атмосферу из природных и техногенных источников и график содержания свинца в слоях гренландского льда [5] в линейном масштабе осей «годы» и «содержание».
- [6]: приведены кислотные маркеры извержений вулканов в разрезе GISP2 (центральная Гренландия).
Графики содержания свинца в годовых слоях гренландского льда для последних 30000 лет [5] и периода 1750-1998 AD годов [7] показаны на рисунках 1 и 2.

Рисунок 1. Содержание свинца в годовых слоях гренландского льда разреза Summit (центральная Гренландия) для последних 30000 лет [5].


Рисунок 2. Содержание свинца в годовых слоях гренландского льда разреза Summit (центральная Гренландия) для периода 1750-1998 AD годов[7]. Красными и синими кружочками показаны ранее опубликованные данные [Candelone et al., 1995] и [Rostman et al., 1994] соответственно, зелеными треугольниками - [Savarino et al., 1994]. Стрелками показаны годы извержений вулканов 1783 (Laki), 1844 (Hekla) и 1912 (Katmai) годы.

Кислотные маркеры извержений вулканов приведены в публикации [6] в табличной форме. Нами выполнены соответствующие графические построения для периода 2000 ВС – 1985 AD годов (рисунок 3). На рисунке также показано содержание свинца в годовых слоях гренландского льда разреза Summit (нами оцифрован с незначительными упрощениями соответствующий график, приведенный в публикации [10]).

Рисунок 3. Кислотные маркеры извержений вулканов в годовых слоях льда разреза GISP2 (центральная Гренландия) для периода 2000 ВС – 1985 AD годов [6] (красный цвет) в сопоставлении с содержанием свинца в годовых слоях льда разреза Summit (центральная Гренландия) [5, 10] (синий цвет).

На основе анализа фактических данных можно отметить следующее.
1. Возрастание содержания свинца в слоях гренландского льда начинается с 1870 года [7]. Возрастание содержания CO2, N2O, CH4 [9] и сульфатов [5] в полярных льдах начинается с середины XIX века. Начало возрастания содержания свинца и упомянутых химических соединений маркирует начало индустриальной революции.
2. На содержание свинца в слоях гренландского льда влияют, по меньшей мере, три фактора – индустриальная активность Человечества, активность вулканов и пылеобразование. Для фактора «активность вулканов» установлено соответствие аномального содержания свинца в датированных слоях льда и времени извержения вулканов [7]. Визуально просматривается (рисунок 3) приуроченность минимумов содержания свинца в слоях льда - точки «1010 ВС год» и «430 AD год», к периодам низкой вулканической активности.
3. Активность вулканов характеризуется непостоянством во времени (рисунок 3). Следовательно, непостоянным во времени будет и содержание в полярных льдах связанного с ними свинца.
4. Существует природный фактор, который может обеспечивать эмиссию свинца в атмосферу, сопоставимую с эмиссией техногенного свинца в ХХ веке. Наиболее контрастно этот фактор проявился в период 14000-30000 ВР годов (рисунок 1). В соответствующих этому периоду слоях гренландского льда содержание свинца на два порядка превышает его содержание в слоях, соответствующих античному времени.
По результатам сопоставления фактических данных можно сделать два вывода.

Вывод 2. Наиболее контрастные максимумы и минимумы графика содержания свинца в слоях гренландского льда [5] для периода 2000 ВС – 1985 AD годов отражают индустриальную активность Человечества и непостоянную во времени активность вулканов. Возможно, на конфигурацию графика влияют и другие факторы.

Вывод 3. Для обоснования заключения «содержание свинца … активность Человечества» необходимо оценить влияние на общее содержание свинца в слоях гренландского льда, по меньшей мере, двух факторов - индустриальной активности Человечества и активности вулканов.

Попытка количественной оценки соотношения в слоях гренландского льда античного техногенного и вулканического свинца
Эмиссия свинца в атмосферу вулканами составляет 500-6000 тонн в год, за счет пылеобразования - 300-7500 тонн в год [10, таблица 1]. Это соответственно равно 26-56% и 32-33% от общего количества эмиссии в атмосферу природного свинца. Максимальное производство античного свинца – 40000-100000 тонн в год [10, рисунок 1]. Если принять, что в атмосферу подпадало 5% от добываемого свинца [2], его эмиссия составит 2000-5000 тонн в год. Эта величина одного порядка с величиной эмиссии свинца вулканами и пылеобразованием.
Для дальнейшей оценки соотношения в слоях гренландского льда античного техногенного и вулканического свинца необходимо учесть следующее.
1. Количество эмиссии свинца в атмосферу вулканами оценено на основе многолетних научных наблюдений за этими природными объектами. Тем не менее, точность оценки невысока. Крайние пределы величины возможной эмиссии различаются на порядок.
2. Гренландия находится вблизи регионов с высокой вулканической активностью (Аляска и Исландия). Это должно быть учтено при оценке количества попадающего в ее льды вулканического свинца. Но учесть этот фактор можно только приблизительно.
3. Эмиссия свинца в атмосферу пылеобразованием непостоянна во времени и зависит от сельскохозяйственной активности Человечества и вариаций климата.
4. Производство свинца в античное время оценено, скорее всего, на основе исторических и археологических данных. Такие оценки, выполненные разными авторами, могут различаться на порядок.
5. Оценка эмиссии техногенного свинца в атмосферу может быть выполнена на основе величины его производства через экспертно оцененный коэффициент. Величина коэффициента, оцененная разными авторами, может различаться в разы.
6. Эмиссия в атмосферу античного техногенного свинца происходила из источников, локализованных в Средиземноморском регионе. Вычислить количество этого свинца, попавшего именно в гренландский лед, можно на основе имеющихся моделей циркуляции твердых частиц и аэрозолей в атмосфере Земли. Но анализ проблемы образования озоновых дыр показал, что эти модели имеют пока низкие прогностические возможности [3].

Вывод 4. Выполнить относительно достоверную количественную оценку соотношения в слоях гренландского льда техногенного античного и вулканического свинца по оценкам величины его эмиссии в атмосферу не представляется возможным.

По рисунку 2 можно грубо оценить соотношение в разрезе Summit вулканического и всего остального свинца. В интервале 1750-1850 AD годов визуально просматриваются два контрастных пика содержания свинца в слоях льда, связанных с извержениями вулканов. Величина пиков примерно 150 ppt. Кроме того, примерно 10 пиков имеют величину порядка 40 ppt. Можно предположить, что эти пики тоже связаны с извержениями вулканов. По этим 12 пикам можно грубо оценить среднее содержание вулканического свинца в слоях льда 1750-1850 AD годов. Оно составляет примерно 7 ppt в годовом слое. На графике содержания свинца в разрезе Summit (рисунок 1) интервал 1750-1850 AD годов охарактеризован 4 точками. В соответствии с показанными в них значениями параметра, среднее содержание свинца в слоях льда 1750-1850 AD годов составит 10,3 ppt в годовом слое. Таким образом, в слоях льда интервала 1750-1850 AD годов содержание вулканического свинца составляет 68% от всего свинца. Мы пока воздержимся от выводов, которые можно сделать по результатам нашей оценки. Только отметим, что они (результаты) однозначно голосуют против правильности заключения «содержание свинца … активность Человечества».

Попытка качественной оценки соотношения в слоях гренландского льда античного техногенного и вулканического свинца
Качественная оценка соотношения в слоях гренландского льда античного техногенного и вулканического свинца выполнена на основе предположения о том, что величины кислотного пика и содержания свинца в слоях полярных льдов, связанные с конкретными извержениями вулканов, примерно соответствуют друг другу. Исходя из этого, по величине кислотных пиков можно рассчитать интегральную активность вулканов в заданных временных интервалах, построить соответствующий график и сопоставить его с графиком содержания свинца в слоях гренландского льда.
Интегральная активность вулканов рассчитана по величинам кислотных маркеров их извержений в разрезе GISP2 [6] для интервалов длительностью 100 лет. Затем, полученные значения сглажены в скользящем окне длительностью 500 лет. Результаты для периода 2000 ВС – 1985 AD годов показаны на рисунке 4.

Рисунок 4. Интегральная активность вулканов (красный цвет), рассчитанная по кислотным маркерам извержений вулканов в годовых слоях льда разреза GISP2 (центральная Гренландия) [6], в сопоставлении с содержанием свинца в годовых слоях льда разреза Summit (центральная Гренландия) [5, 10] (синий цвет). Пунктирная линия - интегральная активность вулканов рассчитана для интервалов длительностью 100 лет. Сплошная линия - интегральная активность вулканов рассчитана для интервалов длительностью 500 лет.

График интегральной активности вулканов, рассчитанный для интервалов 500 лет, имеет почти все характерные черты графиков содержания свинца в гренландском льду (рисунки 4, 5) и его всемирного производства [10]. На нем отражены: становление «античной свинцовой промышленности», максимумом «производства свинца в античное время», «спад производства свинца в «темных» веках», «возрождение свинцовой промышленности в средних веках». Имеется соответствие локального пика содержания свинца в 110 ВС году, и минимума интегральной активности вулканов, приуроченного к 150 - 50 ВС годам (рисунок 4, кривая, рассчитанная для интервалов 100 лет). Имеется всего одно существенное отличие. График интегральной активности вулканов имеет минимум в точках «1550 AD год» и «1650 AD год». Такого минимума на графике содержания свинца в слоях гренландского льда нет (рисунок 1).

Рисунок 5. Интегральная активность вулканов (красный цвет), рассчитанная по кислотным маркерам извержений вулканов в годовых слоях льда разреза GISP2 (центральная Гренландия) [6] для интервалов 500 лет, в сопоставлении с содержанием свинца в годовых слоях льда разреза Summit (центральная Гренландия) [5, 10] (синий цвет). Индустриальная активность Человечества, восстановленная по интегральной активности вулканов: 1 – период, предшествующий началу становления «античной свинцовой промышленности»; 2 - становление «античной свинцовой промышленности»; 3 - максимумом «производства свинца в античное время»; 4 - «спад производства свинца в «темных» веках»; 5 - «возрождение свинцовой промышленности в средних веках»; 5 - «спад производства свинца в XVI-XVI веках».

Вывод 5. График содержания свинца в слоях гренландского льда [5, 10] качественно совпадает с графиком интегральной активности вулканов, рассчитанной по их кислотным маркерам. Исходя из этого, его характерные особенности - локальный максимум, соответствующий хронологическим пределам существования Римской империи и минимум, примерно соответствующий раннему средневековью, скорее всего обусловлены не техногенными, а природными факторами – увеличением и уменьшением в эти периоды вулканической активности.

Маленькие хитрости

Маленькие хитрости связаны с графиком содержания свинца в слоях гренландского льда [5]. В данных по содержанию свинца в разрезе Summit имеется одно расхождение. В публикации [7, рисунок 1] значение содержания свинца в разрезе Summit в точке «1932 AD год» со ссылкой на данные [Candelone et al., 1995] равно примерно 19 ppt (рисунок 2). В публикации [5, рисунок 2] значение этого параметра в точке «1932 AD год» равно примерно 31 ppt (рисунок 1). При этом в тексте под рисунком имеется ссылка и на публикацию [Candelone et al., 1995]. Расхождений для других точек визуально не просматривается. Новым данным по содержанию свинца в разрезе Summit соответствует именно значение 19 ppt (рисунок 2). По нашему мнению, здесь мы имеем дело с одной из маленьких хитростей. Если на графике содержания свинца в разрезе Summit показать в точке «1932 AD год» значение параметра равное 19 ppt, то этот контрастный локальный минимум будет бросаться в глаза и его придется объяснять с позиций заключения «содержание свинца … активность Человечества». Вряд ли удастся сделать это относительно правдоподобно. Как объяснить, что в период, охарактеризованный точкой «1932 AD год» в атмосфере над Гренландией содержалось техногенного свинца всего на порядок больше, чем в античное время? При учете того, что 70% античного техногенного свинца в слоях гренландского льда приходится на испанский рудник Рио Тинто [1], придется признать, что вклад всей мировой промышленности в содержание свинца в атмосфере над Гренландией в период, охарактеризованный точкой «1932 AD год», всего на порядок превосходит вклад одного античного рудника. А если показать значение содержания свинца в слоях гренландского льда в точке «1932 AD год» примерно равное 31 ppt, то и нет никаких проблем. На рисунке 1 имеется небольшой минимум, хронологически соответствующий Великой Депрессии, и это подтверждает правильность заключения «содержание свинца … активность Человечества».
Другие маленькие хитрости связаны с неравномерным кодированием по оси времен графика содержания свинца в годовых слоях гренландского льда (рисунок 1). При этом, «неудобные» для обоснования заключения «содержание свинца … активность Человечества» значения параметра помещены между двумя точками кодировки. Одно «неудобное» значение параметра помещено в интервал 1480-1780 AD годов (длительность 300 лет), охарактеризованный только крайними точками. Предшествующий ему интервал (длительность 209 лет) охарактеризован 14 точками. Следующий за ним интервал, охарактеризованный тоже двумя крайними точками, имеет длительность 230 лет. На графике интегральной активности вулканов к интервалу 1480-1780 AD годов приурочен минимум параметра (рисунок 4, 5) и, следовательно, к этому интервалу приурочен минимум выброса вулканического свинца в атмосферу. Если бы график содержания свинца в слоях полярных льдов имел точки в районе 1550-1650 AD годов, то им бы соответствовал локальный минимум параметра. Это обусловило бы необходимость разработки частной гипотезы, объясняющей причины уменьшения «всемирного производства свинца» в XVI-XVI веках.
Более контрастно хитрость с неравномерным кодированием проявилась для интервала 1010-5810 ВС годов (длительность интервала 4800 лет). Он тоже охарактеризован только крайними точками. Следующий за ним интервал 5810-30000 ВС годов (длительность 24190 лет) охарактеризован 12 точками (одна точка на, примерно, 2200 лет). Предшествующий ему интервал 1010 ВС - 1480 AD годов охарактеризован 19 точками (одна точка на 140 лет). Одна крайняя точка интервала 1010-5810 ВС годов – «1010 ВС год», выбрана в пределах периода минимальной вулканической активности (рисунки 3, 4, 5). Она характеризует период, предшествующий началу становления «античной свинцовой промышленности». Другая крайняя точка интервала - «5810 ВС год», помещена в период относительно невысокой вулканической активности. Для интервала 5700-5860 ВС годов значение интегральной активности вулканов равно 5,3 ppb, что выше, чем в точке «1010 ВС год», но ниже максимума «античного производства свинца» - 7,12 ppb, точка «250 ВС год».
В интервале 1010-5810 ВС годов имелись периоды высокой активности вулканов, и в случае относительно равномерного кодирования графика содержания свинца в слоях гренландского льда он имел бы локальные максимумы, предшествующие на оси времен максимуму «производства свинца в античное время». Один из них приурочен к 1650 ВС году (рисунок 4). Наличие этих максимумов на графике содержания свинца в слоях гренландского льда противоречило бы заключению «содержание свинца … активность Человечества». Но эта проблема решена просто. «Доантичные» максимумы «производства свинца» спрятаны путем целенаправленно-неравномерного кодирования графика.
На графике всемирного производства свинца [10] его резкий рост начинается с 1700 AD года. Первая точка, которая фиксирует рост содержания свинца в слоях гренландского льда (рисунок 1) – «1774 AD год». Значение параметра в других точка - «1806 AD год» и «1842 AD год», подтверждают тенденцию роста содержания свинца в слоях льда. Значение параметра в точке «1818 AD год» соответствует его уровню в период 1250– 1480 AD годов, что противоречит графику всемирного производства свинца. Таким образом, три точки графика содержания свинца в слоях гренландского льда соответствуют графику его всемирного производства в период 1700-1850 AD годов, одна - не соответствует. Эта статистика голосует за правильность заключения «содержание свинца … активность Человечества». Но здесь есть одна хитрость. Интервал, охарактеризованный точкой «1774 AD год», скорее всего, включает извержение вулкана Laki (1783 год), а интервал, охарактеризованный точкой «1842 AD год» - извержение вулкана Hekla (1844 год). Этим извержениям соответствуют слои льда с аномальным содержанием свинца (рисунок 2). То есть, относительно высокие значения содержания свинца в слоях льда, охарактеризованные точками «1774 AD год» и «1842 AD год», связаны не с возросшим уровнем его всемирного производства, а с извержениями вулканов.

Вывод 6. Имеются признаки применения целенаправленных недобросовестных манипуляций с фактическими данными при построении графика содержания свинца в слоях гренландского льда [5, 10]. Можно выделить три типа манипуляций:
- «коррекция» значений параметра в отдельных точках графика (выявлена одна точка - «1932 AD год»);
- неравномерное кодирование по оси времен графика с помещением «неудобных» для обоснования заключения «содержание свинца … активность Человечества» значений параметра между двумя точками кодировки (выявлено два интервала 1010-5810 ВС годы и 1480-1780 AD годы, содержащие «неудобные» значения параметра и охарактеризованные только крайними точками);
- выбор узких временных интервалов, с включением в них слоев льда с аномальным содержанием вулканического свинца (выявлено два интервала, которые охарактеризованы точками «1774 AD год» и «1842 AD год»).

Общие выводы

Вывод 7. График содержания свинца в слоях гренландского льда [5, 10] отражает, скорее всего, вулканическую активность. Его качественное совпадение с графиком всемирного производства свинца [10] в интервале 1010 ВС - 950 AD годов является случайным. Совпадение этих графиков в других интервалах достигнуто целенаправленными недобросовестными манипуляциями с фактическими данными.

Вывод 8. Заключение «содержание свинца в годовых слоях гренландского льда последних тысячелетий отражает индустриальную активность Человечества» фактическими данными не обосновано.

Вывод 9. Частные заключения типа «римляне отравили гренландский лед» и «содержание техногенного свинца в слоях гренландского льда подтверждает существование в античное время его развитого производства и, в конечном счете, является естественнонаучным доказательством правильности Традиционной Истории» базируются на результатах, полученных недобросовестными методами.