五大湖可能像我们的海洋一样变酸

想象一下潜入密歇根湖沿岸的浅水区。潜入水中时，你可以看到裸露的岩石和沙子。粉红色的斑尾鲦游过，闪着银光。当你潜到水底时，一条土生土长的黄斑杜父鱼正平躺在地上，像翅膀一样拍打着它的骨鳍。“那至少是 20 年前的事了，”威斯康星大学密尔沃基分校的淡水科学家哈维·布茨玛说道，他几十年来一直在研究密歇根湖。“尽管 [湖泊] 表面看起来与二三十年前差不多，但在水面之下，它已经发生了很大变化，”他说。汞污染侵蚀了野生动物的健康，而入侵的贻贝吞噬了食物链底端的浮游植物，清理了水体。然而，湖泊中可能还存在另一个潜在危险：水酸化。汽车、飞机、工厂、农场和发电厂产生的污染正在推高温室效应二氧化碳的含量。其中一些二氧化碳随后溶解到海洋和湖泊中，使水体变得更酸。“根据五大湖的化学性质，它们应该对大气中二氧化碳浓度的增加做出反应，”布茨玛说。科学家们一直专注于被称为“气候变化的邪恶双胞胎”的海洋酸化，而忽视了湖泊和河流的酸化，因此人们对碳污染对五大湖的影响知之甚少。迫切需要进行研究以确定碳污染如何影响栖息在湖中的生物。但科学家对酸化的了解甚少，这令人担忧。

“我们没有任何证据表明酸化对五大湖造成了任何危害，但我们确实知道海洋中的珊瑚礁正在受到伤害，”Bootsma 说。“有时这会导致五大湖被忽视。”由于海洋数据过多，湖泊数据匮乏，政府倾向于优先资助海洋酸化研究，而不是湖泊酸化研究。

珍妮佛·戴 (Jennifer Day) 是 2010 年 NOAA 研究五大湖酸化计划的区域协调员，她说她的团队在收集有关该主题的研究方面遇到了麻烦。“到目前为止，这还不是一个真正的问题，所以没有人真正关注[湖泊酸化]，”她说。2010 年的计划从未实施。NOAA 最近开始制定一项研究五大湖酸化的新计划，但 Bootsma 怀疑它是否能满足核心研究需求。

“首先需要的是使用更好的仪器并进行更连续的记录，”他说。“这是我们真正了解影响五大湖 pH 值的因素以及 pH 值是否会长期变化的唯一方法。” 有几个因素使得研究湖泊酸化具有挑战性。

布茨玛说：“很难确定湖泊究竟如何应对大气中的二氧化碳，因为大气中二氧化碳的任何影响都被正在发生的所有其他因素复杂化或掩盖了”，比如酸雨、矿井中的酸性径流以及鱼呼气时进入水中的少量二氧化碳。

有充分理由怀疑碳污染可能会使五大湖变得更酸。2018 年，研究德国四个人工湖的研究人员首次发现了碳正在使淡水酸化的证据。尽管初步研究令人不安，但仍需要更多研究来调查其他湖泊是否也容易受到碳污染。

“我们知道[湖泊]与全球碳循环密切相关，”鲁尔大学生物学家、这项研究的主要作者琳达·韦斯说。“有理由估计，它们很容易积累二氧化碳。”

除了表明碳污染使人工湖变得更酸之外，德国的研究还发现酸化正在危害湖中的生物。二氧化碳浓度升高使得水蚤（即水蚤）更难感知和防御捕食者。

“这类研究很重要，”布茨玛说。“它解答了我们的一些疑问。二氧化碳会改变湖泊吗？它有影响吗？还是说动物们根本不在乎？”

多项研究表明，过多的二氧化碳会对淡水鱼造成危害。2015 年的一项研究将粉红鲑鱼幼鱼放入人工高浓度二氧化碳的水中，发现由此产生的酸化阻碍了它们的生长。2013 年的一项研究调查了密歇根湖的入侵鲤鱼物种如何应对高浓度的二氧化碳，这导致水略微变酸。他们发现鱼类会避开富含二氧化碳的区域，并建议可以使用二氧化碳来制造水下屏障，防止鲤鱼在湖中占据更多区域。

“这不是气泡幕，也不是触觉屏障，”伊利诺伊大学香槟分校生态学家、鲤鱼研究报告合著者科里·苏斯基说。二氧化碳让鱼感到“头晕目眩”，就像手术中给病人注射的麻醉气体一样。苏斯基的研究表明，随着淡水中二氧化碳的积累，鱼类的迁徙模式可能会发生变化。

除了鱼类生长和活动受限之外，酸化还会破坏食物链。2004 年的一项研究表明，浮游植物（目前受到密歇根湖入侵贻贝的威胁）在二氧化碳含量更高的水中可能会变小，这意味着依赖它们生存的物种的食物会减少。

这对五大湖来说是一个日益严重的威胁。虽然科学家还没有找到确凿的证据证明碳污染正在使湖泊变得更酸，但他们认为情况很可能如此。“我们知道的一件事——对于从事这类研究的人来说是常识——是大气中的二氧化碳浓度仍在以相当快的速度继续上升，”Bootsma 说。

2015 年的一项研究预测，未来几年五大湖的酸化速度将与海洋大致相同，但科学家仍不确定二氧化碳浓度将如何影响五大湖。“五大湖面临的挑战之一是让人们了解正在发生的事情，”Bootsma 说。“我们通过水下视频做了很多工作。我们不能把人们带到湖里，但我们可以让湖水呈现在人们面前。”

Tiffany Chen 是驻伊利诺伊州芝加哥的一名记者。您可以关注她 @tiffanyching673。Nexus Media 是一家报道气候、能源、政策、艺术和文化的联合新闻通讯社。