一个摩特罗卡铜板 / 维基共享资源

考古证据表明，铜最早在公元前 8000 年至 5000 年之间被开始使用。

引言

在七千至一万年前，我们的早期祖先发现铜具有延展性、能保持锋利的边缘，并且比石头更容易制成工具、装饰品和武器，这一发现将永远改变人类。人类与金属的相遇将是走出石器时代、进入金属时代——青铜时代和铁器时代的第一步。从此，通过熔炉、高炉和矿渣，元素和矿物开始从其原始地质构造中移动，进入大气、土壤、水和生物体。

前数千年铜的开采对全球乃至局部环境的污染贡献甚微。与其他金属相比，铜的毒性并不高，早期人类使用的铜量太少，不足以使其在土壤、空气或水中积累到足以影响人类健康或生态系统的程度。据推测，在铜被使用的前几千年里，人类通过实验和学习掌握了利用铜的技术。随着他们处理铜的能力不断提高，文明变得更加复杂，这反过来又往往促进了更好的铜加工技术。随着这一进程的发展，铜的使用范围扩大，更多的铜进入我们的日常生活环境。

冶金术的诞生

人们认为黄金的使用早于铜，尽管其柔软和稀缺性使其难以广泛使用，而铜则更硬，并且在世界的许多地方以纯铜（“原生铜”）的形式存在。（黄金和铜的不同颜色及其以纯形式存在，使我们的早期祖先能够轻易地将这两种金属与其他矿物和石头区分开来。）

考古学家们对于人类首次使用铜的确切时间和地点存在分歧。考古证据表明，铜最早使用于公元前 8000 年至公元前 5000 年之间，最有可能的地区是现今的土耳其、伊朗、伊拉克，以及在该时期末期的印度次大陆。考古学家们还在美国密歇根州上半岛发现了开采和退火丰富原生铜的证据，其年代可追溯到公元前 5000 年。

原生铜可能是最早被使用的，因为它不需要任何提纯过程。它可以被锤打成形状，尽管它会非常脆。退火是真正冶金学的第一步，当人们发现铜在加热后再锤打时会变得更加柔韧且易于加工。接下来，熔融铜被倒入模具中进行铸造的技术被发展起来。在某个时刻，人类发现了铜矿，并且——可能是偶然——发现铜矿可以在低氧环境中被加热到非常高的温度以熔炼出纯铜，这一过程被称为冶炼。这为铜的加工提供了更大的灵活性；如果铜可以从矿石中提取出来，那么原生铜就不再是唯一有用的铜了。

创新的埃及人

一件带有木柄的埃及中王国时期（约公元前 2000-1500 年）或更晚的铜镜。来源：达特茅斯学院霍德艺术博物馆；哈罗德·戈达德·拉格遗产捐赠，1906 届校友

古代美索不达米亚地区的苏美尔人和迦勒底人被认为是首先广泛使用铜的人，他们将铜工艺知识传授给了古埃及人。埃及人从西奈开采铜，并将其用于制作农具如锄头和镰刀，以及炊具、餐具和匠人工具如锯子、凿子和刀。埃及人以其对个人美化的喜爱而闻名，他们用铜制作镜子和剃刀，并从孔雀石和蓝铜矿这两种具有明亮绿色和蓝色的铜化合物中生产绿色和蓝色的化妆品。

通过比较美索不达米亚和埃及铜器的纯度，科学家们已经确定埃及人改进了其北方邻国美索不达米亚的冶炼方法。埃及的大多数铜器是通过将熔融铜浇铸到模具中制成的。埃及人似乎是与几个独立发展了“失蜡”铸造法的群体之一，该方法至今仍在使用。（简而言之，蜡被塑造成最终产品的形状，然后用粘土覆盖。蜡被熔化出来，留下一个粘土模具，然后向其中注入熔融铜。当金属冷却时，模具被敲碎。）

青铜更好

塞浦路斯早期-中期青铜时代（公元前 2700-1600 年）青铜鼠首铤匕首刀。来源：达特茅斯学院霍德艺术博物馆；艾米丽·豪-希科克遗赠

埃及人可能是最早发现将铜与砷或锡混合制成更坚固、更硬的金属，更适合制造武器和工具，并且比纯铜更容易在模具中铸造的人群。（由于铜矿石通常含有砷，这可能是冶炼含有天然砷的铜矿石的无意结果。）这种铜与砷或锡的合金被称为青铜，并且有考古证据表明埃及人在公元前 4000 年首次生产了青铜。青铜也可能在世界其他地区的其他地方独立发展。无论其起源地在哪里，青铜冶金术很快就取代了全球许多地区的铜，从而开启了青铜时代。（在没有锡矿的世界部分地区，直到铁被引入之前，铜被单独使用或与其他金属合金化。）

使用含砷的青铜熔炼过程会产生有毒烟雾。人们可能更倾向于使用基于锡的青铜，或者发现控制铜中添加锡的量比控制砷的量更容易，砷通常自然存在于铜矿石中。无论是什么原因，基于锡的青铜很快就成为中东地区的首选青铜。

锡矿床比铜更局限于某些地理区域，而铜在中东的许多地区以及其他世界地区都很容易获得。当人们开始使用青铜代替纯铜制造武器和工具时，锡的交易就发展起来了。青铜的可用性促进了更先进的工具和武器制造，而更好的武器使军队能够更好地征服邻近的社会（并掠夺他们的锡和铜资源）。

塞浦路斯岛位于东地中海，是欧洲和中东青铜时代寻求购买或掠夺铜的主要目的地。塞浦路斯是罗马帝国的主要铜供应商。"铜"这个名字可能源自拉丁语"aes Cyprium"，意为"塞浦路斯的金属"。然而，也有人推测"塞浦路斯"这个名字可能是在之后才出现的；它可能源自一个更古老的铜的词汇。

铜工艺与精神信仰

科特迪瓦非洲的塞努 fo 人制作的铜合金女性脚链/占卜工具，19 世纪。来源：达特茅斯学院霍德艺术博物馆；阿诺德和琼·西罗普捐赠。

随着铜帮助人类推进战争，它也通过时间在全世界人们的宗教和精神生活中发挥了作用。哈托尔，埃及的 sky、音乐、舞蹈和艺术之神，也是埃及主要铜矿区西奈的守护神；她常被称为“黄铜矿之女。”

对于南美洲安第斯山脉地区的人民来说，他们在哥伦布时代之前的美国发展了最先进的冶金技术，铜冶金不仅仅是一种世俗的手工艺，用于生产工具。安第斯地区的工匠们利用本土铜，通过捶打铜箔和镀金铜来制作宗教用品。

在许多殖民前撒哈拉以南的文化中，铜匠被认为拥有萨满、魔法师和祭司的权力，因为他们对大地、矿物和火焰有着深入的了解，并且能够从矿石中炼制金属。在大陆的某些地区，铜匠职业是世袭的，熟练的铜匠会将秘密知识传授给他们的儿子。在开采、冶炼和铸造铜矿石之前，会举行复杂的仪式以确保这些工作安全而富有成效。

铜在当今的许多新时代信仰中也扮演着角色。在一些现代宗教中，它被认为具有治疗能力，无论是精神上还是身体上。有些人佩戴铜制品来帮助缓解关节炎的症状。

青铜佛像与铜“元宝”

7 世纪印度青铜达摩克拉克佛像。来源：达特茅斯学院霍德艺术博物馆；保罗·E·马海姆捐赠

印度次大陆的人们使用铜及其合金的历史悠久。古代青铜铸造技术广泛，青铜被用于制作宗教雕像和艺术品。这种做法也传播到了东南亚，至今铜及其合金仍在佛教艺术品中广泛使用。

铜在中国大约于公元前 2500 年首次被使用。中国人很快也开始使用青铜，并根据不同的用途在青铜中使用不同百分比的锡。他们广泛使用铜和青铜制造货币。在繁荣的经济活动和扩大的对外贸易的宋代（约公元 900 年至 1100 年），圆形铜币中间有方孔的现金使用量激增。在某些文明中，铜的生产已达到几乎工业化的规模，尽管可能没有比古罗马更甚。

罗马人

罗马帝国时期面值为“阿斯”的铜币，卡利古拉统治时期，约公元 37-38 年。来源：达特茅斯学院霍德艺术博物馆；阿瑟·法伊巴克斯（1886 届毕业生）捐赠。

尽管在古罗马时代铁和铅已被使用，但罗马人使用铜、青铜和黄铜（铜和锌的合金）制造硬币、建筑方面的一些构件如门，以及他们庞大供水系统的一些部分（尽管管道是由铅制成的）。他们还发展了使用铜管的管风琴。

罗马帝国在其疆域内控制着广泛的铜矿藏。科学家通过分析罗马铜币中的铜同位素和微量金属，确定西班牙的里奥廷托（现仍为运营中的铜矿）、塞浦路斯以及程度较轻的托斯卡纳、西西里、不列颠、法国、德国和其他欧洲及中东地区是罗马帝国的铜矿来源。罗马铜币纯度随时间的提高也表明他们的冶炼方法迅速改进。

在其鼎盛时期，罗马每年生产近 17,000 吨铜，这一产量直到欧洲工业革命时才再次被超越。随着这种巨大的铜产量而来的是污染，这种污染在工业革命开始前的近两千年里都无出其右。早期的铜冶炼空气污染是否影响了古代人类健康？很可能。当时的早期冶炼方法按今天的标准来看是粗放且低效的。铜冶炼（以及程度较轻的铜矿开采）产生了超细颗粒粉尘，这些粉尘被冶炼操作产生的高温形成的气流带入了大气层。大部分污染会落在冶炼地点附近，导致健康问题，并污染土壤和水源。

公元 2 世纪的罗马青铜出水口。来源：达特茅斯学院霍德艺术博物馆；莱奥·A·马兰茨（1935 届毕业生）捐赠

20 世纪，科学家们发现格陵兰冰盖中 7,000 年前的冰层存在铜污染。每年都会在冰盖上沉积一层冰，这使得可以逐年分析冰层的成分。随着青铜时代初期铜冶炼的普及，大量铜释放到空气中，足以污染数千英里外的冰层。冰层中铜浓度的峰值对应着罗马帝国时期、中国宋朝的鼎盛时期（约 900-1100 年）以及工业革命时期，而在罗马帝国灭亡后立即沉积的冰层以及欧洲中世纪后期铜和青铜使用较少时，冰层中的铜浓度则有所下降。

罗马时代的铜污染至今仍困扰着我们。约旦瓦迪法扬的一个前罗马铜矿和冶炼场——在停止运营两千多年后——仍然是一个被铜冶炼渣污染的毒害荒地。研究人员发现，如今瓦迪法扬的植被和牲畜组织中铜含量很高。

工业革命：接续罗马人的脚步

17 世纪末开始，英国将铜冶炼发展成主要产业。来自康沃尔郡和其他地区的铜矿石以及遍布全国的煤炭资源为铜冶炼提供了燃料。威尔士斯旺西地区丰富的煤炭资源使这个沿海城镇成为英国早期铜冶炼活动的中心。铜产业推动了该镇的经济发展。富有的英格兰人通常拥有冶炼厂，而当地的威尔士人则在该产业中从事劳动工作。正如古罗马一样，铜冶炼也付出了代价。斯旺西城镇及其周围曾经茂盛的乡村被来自冶炼厂烟囱的有毒铜烟熏染，铜烟沉降在周围的城镇和田野上，导致植被被破坏。裸露山丘上的表层土壤遭受侵蚀。牲畜出现了奇怪的疾病，如关节肿胀和牙齿腐烂。农民将这一切归咎于烟雾。据报道，烟雾还导致人类呼吸困难、食欲减退和其他症状。

斯旺西熔炼厂中提纯的康沃尔铜矿石富含砷、硫和氟石（氟元素的化合物）。熔炼厂从这些化合物中排放出烟雾，同时还有燃烧操作所用的煤炭的废气。烟雾中的硫和氟石与大气中的水和氧气混合，产生亚硫酸、硫酸和氢氟酸，这些酸以酸雨的形式降落在斯旺西。铜渣和其他废弃物覆盖了熔炼厂附近的景观。

18 世纪斯旺西山谷下游炼铜的历史印刷品

1821 年，斯旺西设立了一项基金，由部分冶炼业主捐赠，用于奖励能够开发降低冶炼厂排放毒物水平技术的个人。（这些工业家可能更关注经济和美观，而非工人和当地居民的健康。）尽管有数个团体提出了净化烟尘的想法，但均未成功。

十一年后，一群来自斯旺西郊外的威尔士农民起诉了其中一家主要冶炼厂业主，声称冶炼厂的烟雾正在损害他们的农场。铜冶炼厂的业主聘请了国内最好的律师之一，该律师以该镇依赖铜产业维持经济生存为由，为被告辩护，并声称作物歉收和牲畜疾病是威尔士人落后的农业方法和令人不快的威尔士天气所致。农民们输掉了这场诉讼。

导电铜

铜在工业革命期间发展的技术中发挥了核心作用。当时铜最重要的用途之一是电气工程。早期研究电的科学家选择铜作为传输介质，因为它的导电性极好（易于传输电流）。当今的电气工程行业是铜的第二大消费领域。

工业化之代价

尽管自罗马时代和工业革命以来生产方式有所改进，但当今的铜生产对全球污染造成了沉重的贡献。

布特，蒙大拿州是座废弃的铜矿，曾属于现已不复存在的阿纳康达铜矿公司，该公司于 1895 年在布特成立。在 1980 年代主要布特矿开采活动关闭之前，该矿生产了 200 亿磅铜。直到 1950 年代，它生产了全国铜产量的三分之一，并在两次世界大战期间成为国家的重要供应商。现在的矿已成为该国最大的超级基金场地。主要露天矿自采矿活动终止以来已充满水，形成了一个 600 英亩的湖泊。铜、铅、镉和砷污染了这个巨大的矿坑，每天从下方含水层补充的水——使这个有毒湖泊几乎无法清理。硫，作为铜矿石的常见成分的矿物，与空气和水反应产生硫酸，硫酸充满了矿坑。矿场径流和曾属于阿纳康达的熔炼厂的沉降物覆盖了这片土地。一个 1000 英亩的尾矿库位于主矿附近。

伯克利矿坑，蒙大拿州。照片版权为 2000 年安东尼·莱泽罗维茨所有。经许可使用

在其运营期间，布特铜矿塑造了该镇的社会结构。安纳科达铜矿公司对蒙大拿州政治有着巨大的影响力，并对矿工及其家庭的生活产生了直接影响。在 20 世纪的大部分时间里，布特的生活围绕着预期安纳科达公司与矿工工会之间为期三年的合同到期后的裁员和罢工而展开。工作条件极其恶劣。矿难、"矿工肺"、严重污染以及工会与公司之间的暴力和动荡，都是布特人民付出的代价。尽管该镇目前仍在进行少量铜矿开采，但布特市民却承受着矿山带来的有毒遗产。

安纳 conda 公司还拥有位于智利丘基卡马塔的一处大型铜矿，该矿从 20 世纪 20 年代运营至 70 年代。智利矿工们居住在公司拥有的狭小公寓中，且卫生设施极其简陋。矿工的妻子和家属每天排队等候，以获取公司在为最低级矿工员工指定的商店中提供的微薄物资。他们的就业状况也决定了他们的孩子可以就读的学校。罢工也是矿工及其家属生活中常见的部分。来自蒙大拿州布特的人类学家珍妮特·芬恩写道：“在丘基卡马塔建立劳工、社区和政府关系时，公司采用了在布特实践过的既定且可靠的方法：黑名单、贿赂，以及偶尔使用带有娱乐性质的暴力手段，这些手段既涉及恶习也涉及美德。”

安纳 conda 公司的丘基卡马塔矿在 1971 年关闭，因为智利政府将国家的铜资源国有化。然而，铜矿业仍然是智利的主要产业。1999 年智利大学的一项研究表明，铜矿开采、冶炼和精炼占该国温室气体排放和其他空气污染的显著比例，同时也是智利化石燃料消耗的最大部分以及大量电力消耗。这加剧了全球二氧化碳水平，进而导致全球变暖。此外，在冶炼过程中，从智利最常开采的硫化矿中会释放大量二氧化硫（SO2），这是酸雨的前体。

本地铜矿开采

Elizabeth Mine，Strafford，VT 的历史照片。照片来源："The Legacy of the Elizabeth Mine"网站

佛蒙特州中部奥兰治县的一些城镇在 19 世纪曾是小型铜矿和冶炼场所。这些矿场没有像全国其他地区的重大矿场那样生产大量铜，但当地矿场为康沃尔和爱尔兰移民提供了就业机会，并帮助支持了当地经济。埃利（现称韦尔希尔）是一个典型的“繁荣与萧条”型矿业城镇，该地区较大的铜矿之一就位于此地，同时也是矿工与矿主之间爆发两次“埃利战争”的场所，矿工为向陷入困境的矿业公司追讨应得的工资而举行暴动。

另一个地方铜矿是位于佛蒙特州南斯特拉福德的爱丽丝伯德铜矿，该矿从 1830 年到 1958 年一直在运营。如今，它是环境保护署超级基金计划的一部分。

来源

· 格林山铜：佛蒙特州红金属的故事，作者科尔玛·阿伯特，由赫勒德印刷厂出版，佛蒙特州兰德尔镇，1973 年。

· 非洲的红金，作者尤金妮亚·W·赫伯特，由威斯康星大学出版社出版，麦迪逊，1984 年。

· ““秘鲁米纳佩尔达斯早期中安第斯金属加工”，作者理查德·L·伯格和罗伯特·B·戈登，发表于《科学》新系列，第 282 卷，第 5391 期，第 1108-1111 页，1998 年 11 月 6 日。

· 六千年的铜，作者 B·韦伯斯特·史密斯，由伦敦霍顿出版社出版，为铜开发协会出版，1965 年。

· 《塞浦路斯的爱与纷争》出自 Robert Wernick 所著的《史密森尼》杂志，1999 年 7 月第 30 卷第 4 期。

· 《铜，穿越时代的珍宝》出自 Jeffrey A Scovil 所著的《地球》杂志，1995 年 4 月第 4 卷第 2 期。

· 《铜》出自 Donald G Barceloux 所著的《临床毒理学》杂志，1999 年 37 卷第 2 期，第 217-230 页。

· 《古代金属矿山污染全球天空》出自 R Monastersky 所著的《科学新闻》杂志，1996 年 4 月 13 日第 149 卷第 15 期。

· 《铜生产的长期能源相关环境问题》由 S Alvarado、P Maldonado、A Barrios 和 I Jaques 在《能源》杂志第 27 卷第 2 期，第 183-196 页，2002 年 2 月发表。

· 《罗马如何污染世界》由 David Keys 在《地理》杂志第 75 卷第 12 期，2003 年 12 月发表。

· 《伟大的铜试验》由 Ronald Rees 在《历史今天》杂志第 43 卷第 12 期，1993 年 12 月发表。

· 《美洲视角下的黄铜：肮脏的铜还是精选合金？》，海瑟·莱克特曼在《田野考古杂志》第 23 卷第 4 期，第 477-514 页，1996 年冬季。

· 《为您的思考投一枚便士：女性、铜与社区的故事》由珍妮特·L·芬恩撰写，发表于《前沿》杂志，科罗拉多州博尔德，第 19 卷，第 2 期，第 231 页，1998 年。

· 《来自地狱的便士》由爱德华·D·多布撰写，发表于《哈珀杂志》，第 293 卷，第 1757 期，1996 年 10 月。

· 《大气污染与英国铜业，1690-1920》由埃德蒙·纽厄尔撰写，发表于《技术与文化》，第 38 卷，第 3 期，第 655-689 页，1997 年 7 月。

由达特茅斯大学出版社出版