烏尤尼鹽湖（Salar de Uyuni）擁有世界上最大的鋰儲量，但開採可能威脅到當地的生態系統。 杜克大學研究人員的一項研究發現，鋰鹽蒸發池會顯著增加砷含量，為野生動物和地下水帶來風險。 他們還分析了防止土地沉降的回注方法，但這些方法可能會破壞鋰的提取。

烏尤尼鹽湖（Salar de Uyuni）在玻利維亞的高原上綿延250萬英畝。 圖片來源：Avner Vengosh/杜克大學

世界上已知最大的鋰礦藏位於玻利維亞乾旱的安第斯高原上廣闊的烏尤尼鹽湖（Salar de Uyuni），面積達數千平方英里。 在一年中的大部分時間裡，這裡的地表都佈滿了像糖果一樣潔白的鹽晶。 雨季時，積聚的雨水映照著周圍的山脈和天空。

杜克大學尼古拉斯環境學院尼古拉斯環境品質講座教授阿夫納-文戈什（Avner Vengosh）說：”對於來自世界各地的遊客來說，鹽湖是一個神奇的地方，他們來到這裡，就是為了欣賞一望無際的白色景觀中的色彩和倒影。”

大多數遊客沒有看到的是，就在他們腳下的高鹽度滷水中溶解著大量的鋰儲備。 這個尚未開發的寶藏被困在地表下幾英尺到160 多英尺的沉積物和鹽分中，可能成為再生能源領域的重要資源。

在過去幾年中，身兼尼古拉斯學院地球與氣候科學部主席的文戈什和博士生戈登-威廉斯一直致力於了解美國和國外鋰礦開採對環境健康的潛在影響。

兩人於2025年1月在《環境科學與技術通訊》（Environmental Science & Technology Letters）上發表報告，首次對與烏尤尼鹽湖鋰鹽開採有關的廢水進行了全面的化學分析。 他們的研究結果可以為未來更永續地管理採礦作業和保護脆弱的鹽湖環境提供參考。

目前，鋰鹽開採需要一個多步驟的過程，一般是這樣的： 鹽水從地表下被泵入一系列淺層的地面蒸發池。 隨著連續蒸發池中液體的蒸發，不需要的鹽分會沉澱。 然而，鋰在每個階段的鹽水中都會變得更加濃縮。 濃縮的鋰最終會從蒸發池轉移到附近的設施，加工成碳酸鋰–可充電電池的材料。

Avner Vengosh 和Gordon Williams 從烏尤尼鹽湖採集鋰鹽水樣本進行化學分析。 圖片來源：Avner Vengosh/杜克大學

烏尤尼鹽湖的鋰開採仍處於初步階段。 然而，研究表明，在其他鹽田（如智利的阿塔卡馬鹽湖）長期開採鹵水鋰會導致地下水位下降、土地沉降或下沉。 文戈什表示，這種影響可能會影響烏尤尼鹽湖鋰礦開採的未來。

在研究中，威廉斯與文戈什分析了與烏尤尼鹽湖試點採礦作業相關的鋰鹽水和廢料的化學成分。 他們特別感興趣的是確定酸度和微量元素（如砷）的存在，砷是一種有毒金屬，會對接觸者和野生動物造成一系列健康問題。 礦區的樣本包括從地下抽取的天然鹽水、八個蒸發池的鹽水以及鋰加工設施的廢水。

在天然鹽水樣本中，研究小組測得砷含量在百萬分之1 到9 之間，酸度相對中性。 相較之下，蒸發池鹽水的濃度越高，酸性就越強。

各池塘的砷含量也急遽上升。 例如，最後一個池塘的砷含量接近百萬分之50，比美國環保署認為的生態可接受基準高出約1,400 倍。

“這個砷含量非常高，」文戈什說。 “我的小組在世界各地–非洲、歐洲、越南、印度–都工作過，我想我們從未測出過如此高的砷含量。”

正如作者所指出的，蒸發池的鹽水洩漏或有意排放到周圍的鹽盤可能會對野生動物造成負面影響：存在生物累積的風險。他指的是化學物質在生物體內長期累積的過程，可能會產生有害後果。 例如，火烈鳥以當地的鹽水蝦為食，而鹽水蝦對含量超過百萬分之8 的砷非常敏感。

研究小組還發現，硼（根據接觸的性質，硼可能會對健康造成影響）的含量從一個蒸發池增加到另一個蒸發池。 相較之下，鋰加工廠排出的廢水中的硼和砷含量相對較低，與天然鹽水中的含量相似，有時甚至低於天然鹵水中的含量。

此外，威廉斯與文戈什也研究了用過的滷水（即鋰去除後剩餘的滷水）或鋰加工廢水注入鋰礦床的潛在影響。 鋰礦開採業表示，這些方法可以防止土地沉降。

研究團隊發現，這兩種注入法都會產生不良後果。 例如，用過的鹽水很可能與天然鹽水混合不良，阻礙鹽水在地表下流動，並可能影響抽水。 另一方面，將廢水注入礦床可能會稀釋鋰資源。

作者指出，防止土地沉降的一個潛在解決方案是將廢鹽水與廢水小心混合，以達到與天然鹽水的化學平衡。 不過，他們補充說，未來的研究應進一步調查這項策略對環境的影響。

威廉斯和文戈什則把注意力轉向了烏尤尼鹽湖的鋰來源：「我們正在建立一個地球化學模型，以了解為什麼這些鹽水中富含鋰。」來源是什麼？ 造成這種濃度的機轉是什麼？ “

此外，威廉斯、文戈什和博士生漢娜-伍德克（Hannah Wudke）正與尼古拉斯學院的另一個團隊（由約翰-布萊克本特聘教授艾麗卡-溫塔爾領導）合作，了解烏尤尼鹽湖的鋰鹽開採如何影響週邊原住民社區的健康和福祉。

文戈什說：”我們將鋰視為能源安全的未來，因此我們正試圖從不同角度對其進行分析，以確保可持續發展和供應。”

編譯自/ ScitechDaily