阿拉斯加鲑鱼溪流为何突然变成橙色

随着地球变暖，一层永久冻土——即封存矿物质数千年的永久冻结的北极土壤——开始融化。水和氧气渗入新暴露的土壤，引发富含硫化物岩石的分解，并产生硫酸。硫酸将铁、镉和铝等天然存在的金属从岩石中浸出，进入河流。

这类地球化学反应通常由采矿作业引发，但此次情况并非如此。

"这看起来就是酸性矿山废水，"加州大学河滨分校生物地球化学家蒂姆·莱昂斯表示。"但这里没有矿山。是永久冻土融化改变了地貌的化学特性。"

详细描述污染严重程度的新论文已发表于《美国国家科学院院刊》。尽管研究聚焦于萨蒙河，但研究人员警告称，类似的转变正在北极其他数十个流域发生。

"自1976年以来我就在布鲁克斯山脉工作和考察，近期地貌和水化学的变化实在令人震惊，"科罗拉多州立大学研究科学家、论文合著者大卫·库珀表示。

阿拉斯加大学生态学家帕迪·沙利文于2019年首次注意到这些剧变，当时他正在进行关于北极森林北移（气候变化的另一后果）的野外考察。运送沙利文的飞行员警告他，萨蒙河在融雪后仍未变清，看起来"像污水"。目睹此景后，沙利文联合莱昂斯、阿拉斯加太平洋大学的罗曼·戴尔等人展开调查，探究其原因及生态后果。

他们的分析证实，融化的永久冻土正在引发地球化学反应，使黄铁矿等富含硫化物的岩石发生氧化，产生酸性物质并释放出包括镉在内的多种金属——镉会在鱼类器官中积累，并可能影响熊、鸟类等食鱼动物。

少量金属未必具有毒性。但研究表明，河水中金属含量已超过美国环境保护署对水生生物的毒性阈值。此外，被铁元素污染的水体减少了抵达河底的光线量，并窒息了鲑鱼和其他鱼类食用的昆虫幼虫。

虽然目前可食用鱼类组织中的金属浓度尚未被认为对人类有害，但这些河流变化构成间接而严重的威胁。作为许多原住民社区重要生存资源的奇努克鲑鱼，可能在细沉积物淤塞的砾石产卵床中难以繁衍。其他物种如北极茴鱼和花羔红点鲑也可能受到影响。

"这不仅是萨蒙河的问题，"莱昂斯强调。"整个北极都在发生这种现象。只要存在合适岩层和正在融化的永久冻土，此过程就可能启动。"

与可通过缓冲剂或封闭系统缓解酸性废水的矿场不同，这些偏远流域可能存有数百个污染源，且缺乏相应基础设施。一旦这种化学过程启动，唯一能阻止它的就是永久冻土的恢复。

"这个过程一旦开始就无法修复，"莱昂斯指出。"这是气候变暖引发的又一个不可逆转的转变。"

这项由美国国家科学基金会快速响应计划资助的研究，突显了其他北极地区面临的潜在危险。研究人员希望帮助社区和土地管理者预测未来影响，并在可能情况下提前做好准备。

"地球上像这些河流般未被触及的地区已所剩无几，"莱昂斯说。"但即使在这远离城市和公路的地方，全球变暖的印记依然清晰可辨。没有任何地方能幸免。"