Расшифровка осадочной истории озера Матоака в антропоцене

Следы выплавки свинца из города Галина (Иллинойс), который в XIX веке был центром добычи 80% этого металла в США, были обнаружены спустя почти 200 лет в 1300 км от него — в донных отложениях озера Матоака на территории колледжа Вильгельма и Марии. Геологи под руководством Джима Касте и Ника Балашио извлекли из этого водоема керны, которые стали капсулой времени, фиксирующей развитие промышленной революции и эпохи автомобиля.

Озеро Матоака, образовавшееся около 1700 года после запруды болота Арчерс-Хоуп, оказалось идеальным геологическим архивом. Благодаря расположению на прибрежной равнине с легко размываемыми породами, скорость осадконакопления здесь очень высока. Это позволяет с высоким разрешением реконструировать историю загрязнения окружающей среды. Исследование, опубликованное в журнале Anthropocene, основано на многолетней работе студентов, изучавших керны сантиметр за сантиметром.

Один из таких проектов — работа студентки Кайлы Кэхун по сферическим углеродным частицам (SCPs), которые образуются при сжигании угля. Сравнивая пики и спады концентрации SCPs с историческими записями, она обнаружила корреляцию с периодами войн: рост в 1861 году (Гражданская война в США), резкий скачок в 1914–1918 годах (Первая мировая война) и новый рост с началом Второй мировой войны. Снижения концентрации соответствовали введению законодательства о выбросах в 1973 году и началу использования скрубберов на электростанциях в 1993 году. Уникальной находкой стал пик SCPs в конце 1700-х годов, связанный с ростом промышленности в Уильямсбурге, в частности, с работой оружейной мастерской Джеймса Андерсона, где с 1765 по 1780 год ежедневно работали восемь кузнечных горнов.

Помимо SCPs, осадки озера фиксируют тяжелые металлы. Пик ртути около 1900 года связан с добычей серебра в США в 1880–1890-х годах. Концентрация свинца росла с 1700 по 1750 год, затем упала после переноса столицы из Уильямсбурга. Новый пик около 1860 года соответствует расцвету свинцовой промышленности в Галине. Изотопный анализ позволяет различать источники свинца: выплавку руды, сжигание угля или выветривание пород. Следующий резкий скачок свинца около 1942 года связан с производством боеприпасов во время Второй мировой войны, а период «пикового свинца» в 1960-х годах — с использованием тетраэтилсвинца в бензине. После запрета этилированного бензина в 1977 году соответствующие изотопы свинца быстро исчезли из осадков озера, что служит наглядным примером эффективности природоохранного законодательства.