在中世纪时期，英国峰区Peveril城堡周围风景如画的地区是铅矿开采中心和“工业景观”。图片来源：Robjem/iStock

在英国峰区，风景如画的卡斯尔顿村坐落在一块露出地面的石灰岩脚下，山顶上有一座中世纪城堡。如今，徒步旅行者们蜂拥而至欣赏这一地区的自然美景，这里是英国第一个国家公园所在地。但在800年前，荒原和树木繁茂的峡谷“被有毒的铅污染覆盖”，诺丁汉大学考古学家Chris Loveluck说，“城堡附近的皇家狩猎林是工业景观。”

据《科学》报道，在这里，农民开采和冶炼了很多铅，以至于在他们体内留下了有毒的痕迹，而风将铅尘吹到了1500公里外的瑞士阿尔卑斯山的冰川上。Loveluck和他的同事们说，冰川保存了中世纪铅生产的详细记录，特别是当用一种新方法进行分析时，可以跟踪几周甚至几天的沉积情况。

铅能追踪银的出产，因为它们往往在同一矿石中被发现。研究小组发现，广泛分布的铅污染是中世纪英国经济的敏感晴雨表。正如他们在本周出版的《古代史》上发表的一项研究报告中所述，当国王掌权、铸造银币、建造大教堂和城堡时，冰川中的铅含量飙升；当瘟疫、战争或其他危机减缓了采矿速度，空气变得清新时，冰川中的铅含量大幅下降。未参与此项研究的莱斯特大学历史学家Joanna Story说：“这是非同寻常的——铅的使用情况与国王的变迁相关。”

去年的一项研究表明，大部分铅污染来自德国的矿山。最近，科学家们在北极冰芯和欧洲的湖泊沉积物中发现了令人震惊的中世纪时期沉积的铅峰值。这项新研究指向了英国。

在与Loveluck和哈佛大学历史学家的合作下，奥罗诺州缅因大学冰川学家Paul Mayewski和他的团队，分析了2013年在瑞士阿尔卑斯山Colle Gnifetti冰川钻取的冰芯中的铅。这个72米长的冰芯保存了2000多年来的污染、火山爆发和撒哈拉沙尘暴的沉降物。为了以尽可能高的分辨率解读这一记录，研究小组沿着冰芯的长度用激光切出了120微米的冰片，每个冰片仅代表几天或几周的降雪。他们分析了来自每米冰芯的约50000个样本中的约12种元素，其中包括铅。

冰芯数据显示，在公元1170年至1219年间，铅含量急剧上升。“这是现代化之前铅污染的最高水平”，哈佛大学和布鲁克林长岛大学的历史学家Alexander More说。铅含量与1890年工业革命高峰期的记录相当。

为了找到中世纪铅含量高峰的来源，研究小组模拟了污染是如何通过欧洲的气流传播的。模型显示，在夏季的几个月里，夹着铅的风从西北部（也就是英国）吹向冰川。春季和秋季收获季节之间的夏季，也是峰区农民开采铅最多的时候。“在卡斯尔顿打碎岩石，冶炼矿石，铅被收集起来并被运送到阿尔卑斯山西部。”印第安纳大学布鲁明顿分校历史学家Ann Carmichael说。

Loveluck通过对英制管辊的研究证实了这一模型，英制管辊是一种历史卷轴，记录了矿工每年为铅载运所支付的年度税款。在哈佛大学2018年的一次研讨会上，地球科学家和历史学家发现，它们可以与瑞士冰芯中的铅污染、缴纳的税款以及英国历史上的事件相提并论。例如，当Mayewski在图表上显示1170年铅污染急剧下降时，Loveluck和哈佛历史学家Michael McCormick立刻知道了原因。1170年是亨利二世的刺客杀死坎特伯雷大主教的那一年。亨利被逐出教会，Loveluck说，“没有人缴税”，采矿停止了。

哥伦布俄亥俄州立大学地球化学家Paolo Gabrielli警告说，其他国家的矿藏也可能导致了冰芯中铅含量的激增。沙漠研究所雪水文学家Joe McConnell质疑这项新研究的准确性。他指出，瑞士冰川上的大部分雪都被吹走了，在冰层中留下了不完整的记录。

解决这一争论的一种方法是核查采矿记录。McCormick说，银和铅的开采在杰尔姆的哈茨山达到顶峰。研究人员还可以研究英国和德国矿井中的铅是否具有独特的同位素特征。如果是这样，冰芯记录中的同位素可以确定哪个地区污染最严重。与此同时，其他团队正在分析阿尔卑斯山其他地方的冰芯中的铅峰值。“在所有这些冰川融化之前，我们必须尽快完成这项工作。 ”Carmichael说。