Nauka

Zatrute akwedukty?

Wodociągowe szlaki Rzymu

Rycina przedstawiająca budowę rzymskiego akweduktu Rycina przedstawiająca budowę rzymskiego akweduktu EAST NEWS
Systemy wodociągowe Rzymu są doskonałym dowodem inżynieryjnego geniuszu starożytnych. Jedyną pomyłką były ołowiane rury, które w nich stosowano. Czy rzeczywiście przyczyniły się do upadku Wiecznego Miasta?
Inżynierowie z Wiecznego Miasta projektowali wodociągi nawet w w najdalszych prowincjach. To ołowiane rury w Bath w Anglii.Archiwum Inżynierowie z Wiecznego Miasta projektowali wodociągi nawet w w najdalszych prowincjach. To ołowiane rury w Bath w Anglii.
Różnych rozmiarów ołowiane rury, z których zbudowane były antyczne wodociągi w Rzymie i Ostii.hris 73/Wikimedia Commons Różnych rozmiarów ołowiane rury, z których zbudowane były antyczne wodociągi w Rzymie i Ostii.

Kinomani znają scenę z filmu „Rzym” Felliniego, w której robotnicy drążący tunel metra trafiają na pomieszczenie dekorowane malowidłami znikającymi w zetknięciu z powietrzem. Podobne sytuacje zdarzają się naprawdę. Rozpoczęta w 2007 r. budowa linii C ze wschodu Rzymu do jego historycznego centrum stale się z tego powodu przedłuża. W tym roku na wzgórzu Celio, niedaleko Koloseum, natrafiono – na głębokości 17 m – na 32-metrowy odcinek Aqua Appia, czyli najstarszego akweduktu, zbudowanego w 312 r. p.n.e. Był on wykonany z kamienia, miał źródło w rzece Anio, 16 km długości i prawie cały czas biegł pod ziemią, doprowadzając do Rzymu 73 tys. kubików wody dziennie. Na stacji metra San Giovanni można oglądać wystawę znalezisk z linii C, w tym elementy systemu wodociągowego wraz z okrytymi złą sławą ołowianymi rurami.

Praktyczniejsze niż piramidy

Wodociągi miał król asyryjski Sancheryb w VII w. p.n.e., a wiek później tyran Polikrates na Samos czy Fenicjanie, ale ich skala i rozmach są nieporównywalne z rzymskimi, skoro w I w. łączna długość 9 akweduktów wokół Rzymu wynosiła 420 km. Sekstus Juliusz Frontyn, inżynier i w 97 r. n.e. zarządca rzymskich akweduktów, pisał, że nie ma nawet sensu porównywanie tego genialnego wodno-kanalizacyjnego systemu do wszystkich niepraktycznych monumentów. Choć to opinia dość jednostronna, nie ulega wątpliwości, że bieżąca woda w mieście miała większe znaczenie dla jakości życia niż najbardziej nawet imponujące greckie świątynie czy egipskie piramidy.

Trudno obliczyć, ile wody doprowadzano do Rzymu. Według Frontyna powinno jej być 992 mln litrów dziennie, ale faktycznie dopływało połowę mniej, ze względu na nieszczelności rur i podbieranie wody przez rolników, a w mieście przyłączenie się do systemu przez osoby prywatne. Choć 700 jego ludzi nadzorowało wodociągi, trudno było zapanować nad nielegalnymi wyciekami, nie mówiąc o ściąganiu za nie opłat. Zakładając, że dane Frontyna są dokładne, a Rzymian było około miliona, Brigitte Cech w „Technik in der Antike” oszacowała, że każdy z nich mógł dysponować dziennie 176 litrami publicznej wody, choć tylko nieliczni mogli się cieszyć wodą płynącą w ich domach z brązowych kurków.

Początkiem akweduktu było źródło, z którego woda płynęła kanałami do zbiornika osadowego, potem do wieży rozdziału (castellum divisorium), skąd rurami trafiała do publicznych fontann, ubikacji i łaźni oraz domów bogaczy. – Starożytne systemy działały na zasadzie grawitacji, czyli najwyżej położone było źródło, a spadek kanałów prowadzących wodę musiał być w miarę stały. Szukano więc tras omijających przeszkody, ale jak trzeba było, przebijano tunele przez wzniesienia i nad dolinami budowano mosty – tłumaczy dr inż. Maciej Ways z Wydziału Instalacji Budowlanych Politechniki Warszawskiej.

Rzymscy inżynierowie wyliczyli, że optymalny spadek kanałów powinien wynosić między 1,5 a 3 m na kilometr. Aby go zachować, akwedukt prowadzący od źródła w Uzès do oddalonego o 12 km Nîmes miał aż 50 km i przecinając dolinę rzeki Gard, biegł po wysokim na 50 m moście arkadowym (Pont du Gard). Trzy głębokie doliny pokonywały kanały doprowadzające wodę do Lyonu, dlatego tworzące w dolinie syfon rury umieszczono na arkadach (15–18 m), a w celu redukcji ciśnienia kierowano wodę nie do jednej dużej, tylko kilku rur o mniejszej średnicy. W Arles zasadę syfonu wykorzystano, układając osiem nitek ołowianych rur na dnie Rodanu, każda po 200 m. W 2011 r. archeolodzy natrafili na ich pozostałości na głębokości 12 m. Okazało się, że mające 3 m cylindry łączono za pomocą kropel ciekłego ołowiu, potem rurociągi umieszczano w otulinach z drewna w odległości 50 m od siebie i że przestały działać, gdy uszkodziła je powódź w 255 r. – Wodociągi biegnące po dnie dolin czy koryt rzeki były trudniejsze do wykonania i konserwowania niż te na mostach, bo rury musiały być bardzo szczelne i wytrzymywać wysokie ciśnienia – mówi dr Ways.

Położone na arkadach kanały były przykryte, ale w większości znajdowały się pod ziemią, co chroniło wodę przed mrozem, parowaniem i zanieczyszczeniami. Ich przegląd i konserwację umożliwiały studzienki, rozmieszczone średnio co 75 m. Frontyn utyskiwał, że budując domy i sadząc drzewa, nie trzymano się zasady zachowania odległości 4,5 m od kanału, co go uszkadzało. Najczęściej szwankowały rury, bo sztuka ich wyrobu nie była doskonała. Rzymianie korzystali z różnych materiałów, więc dobrze wiedzieli, że brąz jest drogi i trudny do obróbki ze względu na wysoką temperaturę wytopu, drewno gnije i przecieka, a ceramika i beton nie są rozciągliwe. W rezultacie postawiono na tańszy i podatny na formowanie na zimno ołów, choć Witruwiusz ostrzegał przed jego szkodliwością – podkreślając, że osoby pracujące przy wytopie często chorują – i rekomendował jako zdrowsze rury ceramiczne.

Ołów na cenzurowanym

Od dawna podejrzewano, że mieszkańcy starożytnego Rzymu mogli cierpieć z powodu zanieczyszczonej ołowiem wody na zaburzenia wzroku, osłabienie, uszkodzenia wątroby, nerek i układu nerwowego. Ale dopiero w 1983 r. geochemik Jerome Nriagu odważył się stwierdzić, że w 410 r. Goci tak łatwo zdobyli Rzym, bo większość jego mieszkańców zatruta była ołowiem. Historycy nie zgodzili się z tą śmiałą opinią, bo powody upadku Rzymu były znacznie bardziej skomplikowane, a szkodliwość wody z ołowianych rur nie jest aż tak jednoznaczna, jak by się wydawało.

Przede wszystkim trudno obliczyć, jak wysoka była zawartość ołowiu w rzymskiej wodzie. Raczej nie było go tak dużo, by jej picie narażało na codzienne przyjmowanie niebezpiecznej dawki ponad 1 mg, bo to, w jakim stopniu ołów jest absorbowany przez wodę, zależy od jej twardości, temperatury i czasu przebywania w rurze. Jeśli była twarda, zimna i płynęła szybko, jak w Rzymie, nasycenie tym pierwiastkiem było mniejsze. Zresztą ołowiane rury stanowiły na ogół jedynie końcowy fragment systemu, w dodatku jeśli płynąca nimi woda była wysoko zmineralizowana, odkładał się w nich wapień, zapobiegając przenikaniu ołowiu.

Dla zdrowia najniebezpieczniejsze było podgrzewanie wody do kąpieli oraz gotowanie i przechowywanie potraw w naczyniach zawierających ołów czy używanie bieli ołowiowej w kosmetykach i lekach. Najwięcej o ołowicy mówią badania kości, a analiza osadów u ujścia Tybru potwierdza obecność tego pierwiastka. – Dostarczana akweduktami woda, przepływając przez Rzym, sukcesywnie zamieniała się w ścieki. Ołowiane rury wpływały na to, że było w nich dużo tego metalu, ale do dziś występuje on w ściekach w wyniku zanieczyszczeń powietrza i działalności pewnych gałęzi przemysłu – podkreśla dr Ways. Ale badania osadów nie tyle mówią o zdrowiu mieszkańców Rzymu, ile dają wgląd w historię metropolii, dowodząc, że ilość ołowiu spadała w czasach jej upadku, a rosła w okresach prosperity.

W 2014 r. międzynarodowy zespół naukowców zbadał nawarstwienia osadów z portów w Ostii i Portus Romae oraz z dna Tybru i stwierdził, że wahania ilości ołowiu można wiązać z konkretnymi wydarzeniami. I tak podczas wspomnianych przez Nriagu wojen gockich, kiedy akwedukty zostały uszkodzone przez wojska Alaryka, ilość pierwiastka spadła, ale jego stężenie znów gwałtownie wzrosło po naprawieniu wodociągów w 554 r., w efekcie – jak twierdzili naukowcy – wypłukania wody nasyconej ołowiem i zalegającej w niedrożnych rurach. Kolejny spadek ilości ołowiu odnotowano w IX w., gdy Rzym zniszczyli Arabowie.

Tegoroczne badania geoarcheologa Hugona Delile z Université Lyon dostarczyły informacji dotyczących początków istnienia wodociągów. Ponieważ ołów pojawia się w nich dopiero w warstwach z II w. p.n.e., zbudowane w 312 r. p.n.e. Aqua Appia i w 272 r. p.n.e. Anio Vetus pierwotnie musiały mieć rury z drewna lub terakoty. Ilość pierwiastka wzrosła po ich renowacji i zamontowaniu ołowianych fistulae oraz wybudowaniu w 145 r. p.n.e. najdłuższego (93 km) akweduktu Aqua Marcia i kilkanaście lat później Aqua Tepula. Rury szybko pokrył wapienny nalot, a podczas wojen domowych w I w. p.n.e. nie dbano o nie specjalnie, bo w tym okresie ołowiu w osadach znów jest mniej. Największe stężenie – sto razy większe niż w okolicznych źródłach – zauważalne jest w czasach największej prosperity Rzymu, czyli na początku cesarstwa w I w. n.e. Stopniowy spadek zaczyna się po 250 r., co łączy się z pogorszeniem wydajności ekonomicznej miasta.

Antymon antybohater

Pliniusz Starszy w „Historii naturalnej” i Witruwiusz w „O architekturze” pisali, że budowę każdego akweduktu zaczyna się od sprawdzenia jakości wody – badania jej zapachu, smaku, koloru, osadów, stanu zdrowia żyjących w jej pobliżu ludzi i szybkości, z jaką gotują się w niej warzywa (czyli jej twardości). W Rzymie najlepszą wodę doprowadzał Aqua Marcia, a najgorszą (wykorzystywaną do podlewania ogródków) wybudowany w 2 r. p.n.e. Aqua Alsietina.

Z najnowszych badań wynika, że to wcale nie płynąca ołowianymi rurami woda w Rzymie była najbardziej niebezpieczna, tylko ta w Pompejach i Herkulanum. Do takiego wniosku doszedł duński chemik Kaare Lund Rasmussen po zbadaniu fragmentu pompejańskiej rury, której osad zawierał duże stężenie szkodliwego antymonu, którego obecność łatwo wytłumaczyć bliskością Wezuwiusza, gdyż w wulkanach metal ten nie jest niczym dziwnym. Pierwiastek ów znacznie szybciej niż ołów wywołuje objawy chorobowe, jak biegunki i wymioty, mogące prowadzić do odwodnienia. Być może ilość trującego antymonu w pompejańskiej wodzie była na tyle duża, że jej regularne picie mogło prowadzić do uszkodzeń wątroby, nerek i układu krwionośnego, ale podobnie jak w przypadku ołowiu potwierdzić to mogą dopiero kolejne analizy oraz badania szczątków ludzkich na obecność antymonu.

Paradoks chce, że pierwsze rury z ołowiu znalezione podczas wykopalisk w Herkulanum w 1709 r. nie przeraziły odkrywców, tylko zachwyciły, w końcu były to czasy, gdy świat nie pamiętał o rzymskim systemie wodociągowo-kanalizacyjnym. – Dopiero w połowie XIX w. największe miasta amerykańskie i europejskie, w tym Warszawa, doczekały się podobnych, choć wykorzystujących już pompy z napędem parowym, systemów wodociągowo-kanalizacyjnych. Pierwsze rury żeliwne zastosowano w Wersalu, ale wcześniej, prócz ceramicznych i drewnianych, bez skrupułów montowano rury ołowiane, mimo ostrzeżeń Witruwiusza i Benjamina Franklina z 1768 r. – mówi dr Ways. Do dziś w niektórych krajach Europy można jeszcze spotkać zapomniane, ostatnie odcinki ołowianych rur. Ponoć są i u nas. Oby płynąca w nich woda była bystra, twarda i zimna.

Więcej na ten temat
Reklama

Czytaj także

Nauka

Ożywianie mózgu po śmierci i transplantacja głowy. Czy istnieją granice neuronauki?

Badaczom udało się wznowić niektóre funkcje mózgów pobranych od świń, a inny naukowiec chciałby przeprowadzić transplantację ludzkiej głowy.

Piotr Rzymski
22.04.2019
Reklama

Ta strona do poprawnego działania wymaga włączenia mechanizmu "ciasteczek" w przeglądarce.

Powrót na stronę główną