“存在的威脅” – 人類正在全球範圍內破壞自然鹽循環
一項新的研究揭示,人類活動正導致地球環境的鹽度增加,可能對生物多樣性和人類健康造成嚴重影響。研究強調了人類活動對全球鹽分水平的廣泛影響,包括土壤、水和空氣。該研究倡導制定政策限制鹽的使用,並為可持續的鹽消費設定全球界限。
由馬裡蘭大學地質學家領導的一個研究小組警告說,鹽流入溪流和河流是一種”生存威脅”。
馬裡蘭大學地質學教授蘇傑-考沙爾(Sujay Kaushal)領導的一項新的科學評論指出,地球對鹽的需求對生態系統和人類福祉都造成了損害。論文發表在《自然-地球與環境評論》(Nature Reviews Earth & Environment)雜誌上,揭示了人類活動正在使地球的空氣、土壤和淡水變得更鹹,如果目前的趨勢繼續下去,可能會對人類的”生存構成威脅”。
隨著時間的推移,地質和水文過程將鹽分帶到地球表面,但採礦和土地開發等人類活動正在迅速加速自然”鹽循環”。農業、建築、水和道路處理以及其他工業活動也會加劇鹽鹼化,損害生物多樣性,並在極端情況下導致飲用水不安全。
自然鹽循環的特徵是鹽分上升到地球表面,鹽分風化並遷移到海洋。人類透過採礦和資源開採加速了這些自然過程,同時也將更多的鹽塵送入大氣中。資料來源:馬裡蘭大學
考沙爾在馬裡蘭大學地球系統科學跨學科中心(UMD Earth System Science Interdisciplinary Center)擔任聯合職務。”從水中去除鹽分需要耗費大量能源,成本高昂,而且最終產生的鹽水副產品比海水更鹹,不容易處理。”
考沙爾和他的合著者將這些幹擾描述為”人為鹽循環”,首次確定了人類在全球範圍內相互關聯地影響著鹽的濃度和循環。
“二十年前,我們只有案例研究。我們可以說紐約這裡或巴爾的摩飲用水供應的地表水是鹹的,”該研究的合著者、康涅狄格大學和凱裡生態系統研究所的生態學家吉恩-利肯斯說。”我們現在證明,從地球深處到大氣層,這是一個受到人類活動嚴重干擾的循環。”
新研究考慮了在地下和地表水中發現的各種鹽離子。鹽是帶正電荷的陽離子和帶負電荷的陰離子的化合物,其中最豐富的是鈣、鎂、鉀和硫酸根離子。
考沙爾說:”提到鹽,人們往往會想到氯化鈉,但我們多年來的工作表明,我們也幹擾了其他類型的鹽,包括與石灰石、石膏和硫酸鈣有關的鹽。”
當這些離子以較高的劑量移位時,會造成環境問題。考沙爾和他的合著者們的研究表明,人類造成的鹽鹼化影響了全球約25 億英畝的土壤–面積與美國相當。在過去的50 年裡,溪流和河流中的鹽離子也在增加,這與全球鹽的使用和生產的增加相吻合。
鹽分甚至滲透到空氣中。在一些地區,湖泊正在乾涸,並向大氣中飄散鹽塵。在下雪的地區,路面上的鹽會變成氣溶膠,產生鈉和氯顆粒物質。鹽鹼化也與”級聯”效應有關。例如,含鹽塵埃會加速積雪融化,對依賴積雪供水的社區造成危害,尤其是在美國西部。由於其結構,鹽離子可以與土壤和沈積物中的污染物結合,形成”化學雞尾酒”,在環境中循環並產生有害影響。
“鹽的離子半徑很小,很容易楔入土壤顆粒之間,」考沙爾說。”事實上,路面鹽就是這樣防止冰晶形成的。”
路面鹽對美國的影響非常大,美國每年生產440 億磅除冰劑。2013 年至2017 年間,路面鹽占美國食鹽消耗量的44%,佔全國進入溪流的溶解固體總量的13.9%。考沙爾和他的合著者表示,這會導致流域中鹽分”大量”聚集。
為了防止美國的水道在未來幾年被鹽淹沒,考沙爾建議採取限制道路用鹽或鼓勵使用替代品的政策。華盛頓特區和美國其他一些城市已經開始用甜菜汁處理寒冷的路面,甜菜汁具有相同的效果,但含鹽量要少得多。
考沙爾說,權衡道路用鹽的短期和長期風險變得越來越重要,因為道路用鹽對公共安全起著重要作用,但也會降低水質。短期內會有受傷的風險,這很嚴重,我們當然需要考慮,但長期來看,水中過多的鹽分也會帶來健康問題。這就需要找到正確的平衡。
研究報告的作者也呼籲建立一個”安全和可持續用鹽的地球邊界”,就像將二氧化碳水平與限制氣候變遷的地球邊界聯繫在一起一樣。考沙爾說,雖然理論上可以調節和控制鹽分水平,但這也帶來了獨特的挑戰。
「這是一個非常複雜的問題,因為在美國,鹽並不被認為是主要的飲用水污染物,因此要對其進行監管將是一項艱鉅的任務,」考沙爾說。”但我是否認為它是一種在環境中增加到有害水平的物質?是的。”