Lần đầu có một nghiên cứu phân tích lõi băng để tìm hiểu tình trạng ô nhiễm chì ở La Mã cổ đại và đánh giá tác động của nó đối với sự suy giảm chỉ số thông minh ở con người.

Lõi băng là những khối băng hình trụ được khoan từ các tảng băng và sông băng. Vì băng hình thành từ sự tích tụ ngày càng tăng của các lớp tuyết hằng năm nên các lớp bên dưới già hơn các lớp trên và lõi băng chứa lớp băng có tuổi đời lên tới 800.000 năm. Đặc biệt, không khí bị giữ lại trong các bong bóng nhỏ trong lõi băng có thể được phân tích để xác định mức độ của các loại khí trong khí quyển.

Trước đây, các nhà khoa học của Viện Nghiên cứu Sa mạc DRI (Mỹ) đã sử dụng hồ sơ ô nhiễm không khí được lưu giữ trong các lõi băng Bắc Cực để xác định các giai đoạn ô nhiễm chì trên khắp Đế chế La Mã. Giờ đây, họ tiếp tục mở rộng phát hiện này để xác định tình trạng ô nhiễm chì có thể đã ảnh hưởng thế nào tới quần thể người châu Âu.

Cụ thể, họ nghiên cứu ba hồ sơ lõi băng để xác định mức độ ô nhiễm chì ở Bắc Cực trong giai đoạn từ năm 500 TCN đến năm 600 SCN, tương ứng với giai đoạn từ thời Cộng hòa La Mã trỗi dậy cho tới khi Đế chế La Mã sụp đổ. Trong đó, nghiên cứu tập trung vào thời kỳ đỉnh cao kéo dài khoảng 200 năm của Đế chế, được gọi là Pax Romana.

Các đồng vị chì cho phép nhóm nghiên cứu xác định hoạt động khai thác và luyện kim trên khắp châu Âu – đây có thể là nguồn ô nhiễm trong thời kỳ này. Sau đó, mô hình tính toán nâng cao về hoàn lưu khí quyển đã tạo ra các bản đồ mức độ ô nhiễm chì trong không khí trên toàn lục địa này.

Nghiên cứu phát hiện tình trạng ô nhiễm chì trong khí quyển đã bắt đầu từ thời Đồ Sắt và trầm trọng nhất vào cuối thế kỷ II TCN – thời kỳ đỉnh cao của Cộng hòa La Mã. Sau đó, ô nhiễm giảm mạnh trong thế kỷ I TCN, thời điểm Cộng hòa La Mã gặp khủng hoảng, rồi tăng trở lại vào khoảng năm 15 TCN theo sự trỗi dậy của Đế chế La Mã.

Ô nhiễm chì vẫn duy trì ở mức cao cho tới khi Đại dịch Antonine bùng phát từ năm 165 tới 180, gây thiệt hại nặng nề cho Đế chế. Phải tới thời Trung kỳ Trung cổ vào đầu thiên niên kỷ thứ hai, ô nhiễm chì ở Bắc Cực mới vượt quá mức ô nhiễm cao kéo dài của Đế chế La Mã. Theo nghiên cứu, hơn 500 nghìn tấn chì đã được thải vào khí quyển trong gần 200 năm đỉnh cao của Đế chế La Mã.

Mặc dù các hồ sơ lõi băng cho thấy ô nhiễm chì ở Bắc Cực đạt đỉnh vào đầu những năm 1970, khi tăng cao 40 lần, nhưng phân tích từ nghiên cứu mới cho thấy "con người đã tác động tới sức khỏe của bản thân trong hàng ngàn năm qua hoạt động sản xuất".

Kết hợp với nghiên cứu liên kết phơi nhiễm chì với tình trạng suy giảm nhận thức, nhóm tác giả cũng xác định khả năng giảm chỉ số IQ ít nhất từ 2 đến 3 điểm trong quần thể người châu Âu. Con số này nghecó vẻ không nhiều, nhưng khi áp dụng cho toàn bộ dân số châu Âu thì đó là vấn đề lớn.

Theo Joe McConnell, giáo sư nghiên cứu thủy văn học tại DRI, tác giả chính của nghiên cứu, đây là nghiên cứu đầu tiên sử dụng hồ sơ ô nhiễm từ lõi băng để tìm hiểu nồng độ ô nhiễm khí quyển trong quá khứ và đánh giá tác động của con người.

Mẫu băng được đặt trong máy làm tan và phân tích chất hóa học trong lõi băng tại Viện Nghiên cứu Sa mạc. Nguồn:Sylvain Masclin

Phòng thí nghiệm lõi băng của Connell tại DRI đã dành nhiều thập kỷ để nghiên cứu lõi băng từ Greenland và Nam Cực, nơi các tảng băng hình thành trong hàng thiên niên kỷ. Sử dụng những mũi khoan khổng lồ, họ đã khai thác những cột băng dài tới 3.400 mét, mà cứ vài cm lại chạm tới một tầng lịch sử xa hơn của Trái đất.

Từ cách đây hơn 20 năm, McConnell đã bắt đầu phát triển các phương pháp để tạo ra các hồ sơ chì rất chi tiết trong lõi băng và áp dụng chúng để tìm hiểu các lịch sử gần đây hơn. Khi các nhà khảo cổ và sử học biết đến công trình này, họ đã tiếp cận ông với hy vọng áp dụng những kỹ thuật mới vào thời kỳ La Mã để tìm câu trả lời cho những câu hỏi còn bỏ ngỏ.

Ô nhiễm chì thời cổ đại bắt nguồn chủ yếu từ hoạt động khai thác mỏ bạc, trong đó đá galen (một loại khoáng chất giàu chì) được nung chảy để chiết xuất bạc. Với mỗi lượng bạc thu được, quá trình này sẽ thải ra hàng ngàn gram chì – đa phần số này sẽ thải vào khí quyển.

Vào thế kỷ 20, ô nhiễm chì chủ yếu tới từ khói thải của phương tiện giao thông chạy bằng xăng pha chì. Sau khi Đạo luật Không khí sạch được thông qua ở Hoa Kỳ vào năm 1970, hạn chế việc sử dụng xăng pha chì, các nhà nghiên cứu đã theo dõi được hiện tượng giảm đột ngột lượng chì trong máu người. Tuy nhiên, tình trạng phơi nhiễm trên toàn quốc, đặc biệt đối với trẻ em sinh ra trong giai đoạn 1950 tới 1985, cho phép các nhà khoa học theo dõi ảnh hưởng của chì đối với sức khỏe và sự phát triển nhận thức.

Ở người trưởng thành, mức độ phơi nhiễm chì cao có liên quan tới vấn đề vô sinh, chứng thiếu máu, mất trí nhớ, bệnh tim mạch, ung thư và suy giảm phản ứng miễn dịch, cùng nhiều tác động khác. Ở trẻ em, dù chỉ phơi nhiễm với chì ở mức độ thấp cũng liên quan tới tình trạng giảm chỉ số IQ, khó tập trung và giảm thành công trong học tập.

Nhóm tác giả cho biết dù chì gây nhiều tác hại đối với sức khỏe người, nhưng họ chọn tập trung vào tình trạng suy giảm nhận thức bởi vì đây là hiện tượng có thể định lượng cụ thể bằng con số.

Nghiên cứu được đăng trên Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ (PNAS).

Nguồn: