L'histoire de la pollution par le plomb de l'hémisphère Nord depuis les civilisations grecques et romaines avait pu être retracée il y a trois ans par Claude Boutron et son équipe du Laboratoire de glaciologie et géophysique de l'environnement de Grenoble (LGGE, CNRS/Université de Grenoble)*. Il était apparu que les Grecs et les Romains avaient déjà pollué à grande échelle l'atmosphère de l'hémisphère Nord près de deux mille ans avant la Révolution industrielle. Ces résultats avaient été permis grâce à l'analyse des glaces du carottage GRIP (Greenland Ice Core Project) effectué à Summit au Groenland en 1990-1992 dans le cadre d'un programme européen auquel la France avait participé. Après celle du plomb, l'équipe du LGGE s'est attachée à l'analyse du cuivre dans ces mêmes carottes glaciaires. Les résultats obtenus montrent que les glaces du Groenland central ont gardé la trace de l'histoire de la production de cuivre, notamment pendant l'Antiquité. Les chercheurs ont pu déterminer que les retombées de cuivre anthropique, sur l'ensemble de la calotte glaciaire du Groenland, ont été plus de 10 fois supérieures entre -2 500 ans et la Révolution industrielle qu'entre la Révolution industrielle et maintenant. Ces études ouvrent la voie à une approche quantitative de la paléométallurgie qui a joué un rôle important dans le développement des sociétés humaines.
Les 21 sections de carottes analysées ont été choisies de façon à couvrir une période de 2 500 ans, allant de 1 000 ans avant Jésus Christ jusqu'à la Renaissance, ce qui correspond aux civilisations grecques et romaines, aux temps médiévaux et à la Renaissance. Deux sections de carottes vieilles de plus de 7 000 ans ont également été analysées, de façon à pouvoir déterminer les concentrations naturelles de cuivre présentes avant le début de la production de ce métal par l'homme. Le cuivre étant présent à de très basses concentrations dans les glaces polaires (de l'ordre de 10-12 g par g de glace), les analyses étaient extrêmement délicates à effectuer, ce qui rendait indispensable le recours à des techniques sophistiquées de décontamination des carottes, à des salles blanches et à des techniques spectrométriques ultrasensibles. Les résultats (voir figure) montrent que les concentrations de cuivre ont commencé à s'élever au-dessus des niveaux naturels il y a environ 2 500 ans. Pendant l'époque gréco-romaine, les concentrations sont en moyenne le double des concentrations naturelles. Elles restent à ce niveau pendant les temps médiévaux, avant de monter rapidement après la Révolution industrielle. Ces variations ne peuvent pas être expliquées par des changements des apports naturels, ils sont la marque des émissions de cuivre vers l'atmosphère liées aux activités de production de ce métal. Ceci indique que l'atmosphère de l'hémisphère Nord était déjà polluée par le cuivre plus de 2 000 ans avant la Révolution industrielle. Pour le confirmer, les chercheurs se sont livrés à une compilation des données publiées sur la production de cuivre au cours de l'histoire, non seulement en Europe, mais aussi par exemple en Chine. Cette production a débuté il y a 7 000 ans environ. Elle n'est cependant devenue significative qu'il y a 5 000 ans environ, après la mise au point de techniques pour le traitement des minerais de carbonates et oxydes de cuivre et après l'introduction du bronze dans la fabrication de l'étain, qui marqua le début de l'âge du Bronze. La production n'a ensuite cessé de se développer pour culminer une première fois à l'apogée de la République et de l'Empire Romain, avec une production maximale de l'ordre de 15 000 tonnes/an. Elle a ensuite fortement décru en Europe.
Pendant l'ère médiévale, l'essentiel de la production provenait de Chine, et notamment pendant la dynastie des Sung du Nord (Xe au XIIe siècles de notre ère) au cours de laquelle un deuxième maximum de production proche de celui de l'époque romaine a été atteint. La production a ensuite décru à nouveau, avant de connaître une nouvelle et forte croissance jusqu'à nos jours où elle est d'environ 9 millions de tonnes/an. Les chercheurs de Grenoble se sont ensuite appliqués à quantifier les émissions de cuivre vers l'atmosphère liées aux opérations de production de ce métal. Ils estiment que les émissions atteignaient près de 15 % des quantités produites pendant l'antiquité, les techniques utilisées étant extrêmement polluantes. Il en a été de même jusqu'à la fin du XVIIIe siècle, les facteurs d'émissions ont commencé à diminuer par suite de l'amélioration des techniques utilisées, pour ne pas dépasser, de nos jours, 0,25 % environ. La courbe d'émissions ainsi obtenue présente deux maxima d'environ 2 000 tonnes/an, à l'époque romaine et à celle de la dynastie des Sung du Nord, et un troisième maximum de l'ordre de 20 000 tonnes/an de nos jours. Les variations des émissions au cours des derniers millénaires ainsi reconstituées sont en bon accord avec les données des carottes de glace. Ceci ouvre la voie à l'utilisation de telles carottes pour une approche quantitative de l'histoire de la production des métaux dans les civilisations anciennes. Cette production était un paramètre social et politique important, car elle contrôlait notamment la frappe de la monnaie et la fabrication des armes. L'équipe du LGGE a évalué les retombées de cuivre anthropique sur l'ensemble de la calotte glaciaire du Groenland, d'il y a 2 500 ans jusqu'à la Révolution industrielle : ces retombées ont été de l'ordre de 2 800 tonnes. Ce chiffre représente plus de 10 fois les retombées qui ont eu lieu depuis la Révolution industrielle jusqu'à nos jours.
* cf. CNRS-Info numéro 267 du 15 juin 1993.
Référence :
- Sungmin Hong, Jean-Pierre Candelone, Clair C. Patterson et Claude Boutron, History of ancient copper smelting pollution during roman and medieval time recorded in Greenland ice, Science, 12 avril 1996, vol. 272, pp. 246-249
(D'après CNRS-Info numéro 323 (1-15/05/96)