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報人劉亞
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到本世紀末的時候，美國東北部的許多「淡水」資源將因為太鹹，不再適宜人類飲用。
撰文 | 二七
審校 | clefable
2015年6月，美國馬里蘭大學的地質學教授蘇賈伊·考沙爾（Sujay Kaushal）剛剛接受了華盛頓郵報（Washington Post）記者的采訪。采訪結束後幾小時，他的鄰居跑來問了一個和記者相同的問題：「你有沒有註意到， 我們附近的水變成了棕色 。」
在大約兩三個月前，美國馬里蘭州蒙哥馬利縣的老城區一些水管中陸續不再流出清水，而是棕黃色的水。而在一兩周前，這種情況也蔓延到了考沙爾家附近。考沙爾不僅註意到了，也很清楚這裏水流變色的原因：「地下水中的鹽含量太高了，因此侵蝕了這些地區的老舊鑄鐵管道，導致 管道上的錳和銅 進入水中，汙染水源。」
「 就像吃了過多鹽之後，醫生會提醒你小心高血壓 ，」考沙爾表示，「而如今地球的鹽迴圈也是這樣，如果你把地球看成一整個活的有機體，那麽當積累了如此多的鹽時，也可能影響重要器官或者說生態系的功能。」
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地球的症候群
在提到鹽的時候，我們總會率先想到做飯時放的那些潔白的晶體顆粒——它們的主要成分就是氯化鈉（NaCl）。但從化學角度來說，鹽指的就是由 陽離子和陰離子組成的離子化合物 ，它可以由鈣、鎂等各類金屬陽離子，與酸根離子組成。但它們進入水中之後的過程都是類似的：形成離子，提高水的鹽度和電導率，從而導致一系列的環境問題。
在人類歷史的大部份時間裏，鹽都是一種珍貴的商品。如今，各種各樣的鹽已經廣泛套用在我們的生活中，從建築材料、融雪劑，到家用的洗滌劑和清潔劑，這給我們帶來了極大便利。但問題在於， 這些鹽開始出現在不應出現的地方，並且含量正在逐年升高 。
2005年，考沙爾和合作者在【美國科學院院刊】（ PNAS ）發表了一篇討論融雪劑（主要成分是氯化鈉、氯化鈣等多種氯化物）的使用對淡水影響的研究。監測數據清晰地顯示，從20世紀60年代以來，美國東北部溪流中氯離子的濃度逐步上升，甚至已經增加了一個數量級。而在最嚴重的地區，冬季溪流中的氯離子濃度還會進一步上升。一些本該是淡水的溪流中，氯離子濃度最高超過了每升4600毫克，已經約等於海水中氯離子濃度的四分之一。
研究估計，如果這種趨勢繼續發展下去，到本世紀末期的時候，美國東北部許多地表水的鹽度將至少為每升250毫克——這已經逼近了飲用水的最低標準，並且會使許多淡水物種發生慢性中毒。換句話說， 到本世紀末的時候，美國東北部的許多「淡水」資源將因為太鹹，不再適宜人類飲用 。
1940年至2004年美國道路融雪劑消費量，縱軸單位：百萬噸。（圖片來源： Robert B. Jackson & Esteban G.. Jobbágy, 2005 ）
從這項研究開始，考沙爾在之後的研究生涯中看到了更多地區地表水的鹽度變化，以及這些變化造成的嚴重後果。2023年，他和同事在 【自然·地球環境綜述】 （ Nature Reviews Earth & Environment ）發表的一篇論文中總結了 「淡水鹽化症候群」 （Freshwater salinization syndrome）的「病因」與「癥狀」。「我們現在證明，地球的鹽迴圈是一個從地球深處到大氣層的迴圈，正受到人類活動的顯著幹擾。」該研究的共同作者、美國康乃狄克大學的生態學家吉恩·利肯斯（Gene Likens）說。
鹽迴圈加速
在自然條件下，地球上天然存在著鹽的流動和迴圈。大量的鹽以礦物的形式存在於地球的巖石中，在漫長的時間裏，當這些巖石暴露在地表，發生風化侵蝕，鹽會被慢慢釋放出來。這些鹽會伴隨著水流，經過生物體、地下水、土壤和海洋，最終重新形成巖石，埋入地下。就像碳迴圈一樣，這樣的鹽迴圈速度很慢（往往以百萬年為單位）， 保持了地表相對穩定的鹽分濃度 。然而隨著人類活動的幹預，大量的鹽被留在了地表。
地球鹽迴圈示意圖（圖片來源：原論文）
我們經常會統計一個人一生中需要消耗的食物、消耗的能源和排放的碳，卻不會在意我們使用的鹽：根據美國地質調查局的統計，按照目前的消費水平，美國一個人從出生到死亡， 一生中會消耗13.6噸的鹽 。除了日常攝入，更多鹽的使用隱藏在我們不太會註意到的地方。
在美國，最大的鹽類消耗就是 道路融雪劑 。從2013年-2017年，每年美國要在道路上拋灑約 2150萬噸鹽 ，超過了美國總耗鹽量的40%。鹽可以降低冰的熔點，從而使地面的積雪加速融化。然而這些融雪劑也會被雪水帶走，流入城市的管道，並最終進入自然水體中。在進入河流的所有可溶性固體中，每年使用的道路融雪劑的占比就可以達到接近14%。
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其他鹽類使用場景還包括工業生產、農業生產和我們日常使用的許多化學制品。除此之外，大量道路等隔水表面破裂後，其中的碳酸鈣等成分就會被雨水溶出，從而釋放大量鈣離子進入下層土壤。
鹽分增加，汙染增加
一旦過量的鹽進入自然環境，首當其沖的就是生活在淡水中的淡水生物，以及依靠這些淡水維生的動物——包括我們自己。我們最常聽說的一種情況就是土壤的鹽堿化，統計顯示，大約10億公頃的土壤受到了人為鹽堿化的影響，這主要與灌溉用水、施肥和石灰使用有關。根據估計， 到21世紀末，全球超過50%的農田可能會受到鹽堿化的影響 。
但更讓研究者擔心的是，鹽離子溶於水後，可以「調動」許多汙染物進入水中，最終形成一種混合的汙染物——研究團隊稱之為 「汙染物雞尾酒」 。
文章開頭變成棕色的水就是一個典型的例子。鹽類物質通常也被稱為「電解質」，它們溶於水後，會提升水的導電性，從而增加水的腐蝕能力。尤其在一些管道老舊的地區，過鹹的水會侵蝕管道，從而使錳和銅等金屬進入用水路線。而當這些鹽度過高的水進入自然環境，其中帶有正電荷的鈉離子就會破壞吸附了許多汙染物的黏土、有機物和土壤顆粒的結構，從而釋放其中的汙染物。
一些鹽還會以意想不到的方式直接威脅我們的呼吸道健康——透過空氣。2018年，美國密西根大學的研究者發現， 冬季使用的道路融雪劑很可能會霧化進入大氣中 ：在年平均降雨量超過25厘米的地區，冬季空氣中氯和鈉的PM2.5濃度是夏季的3倍，並且與降雪量呈正相關。同樣的情況也會發生在幹涸的湖床上，沈積在湖底的鹽結晶顆粒，攜帶著砷、鎘等重金屬，極易隨風化作微小的空氣汙染顆粒物，並在大氣中傳播極遠的距離。
而當一場雨落下，這些空氣中的可溶性鹽又會隨著雨水落回地面，有的滲入土壤，有的隨著管道進入城市排水系統，有的匯入河流繼續流向下一個地方—— 一場新的鹽迴圈又開始了 。
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權衡
或許正是因為鹽如此充斥在我們的生活中，才使得相關的控制措施如此困難。僅以道路融雪劑為例，隨著氣候變遷導致越來越多的極端降雪事件，融雪劑在公共安全中發揮著重要的作用。「如果停止使用融雪劑，居民就要面臨受傷的短期風險，這也很嚴重，」考沙爾說道，「重要的是， 要權衡好短期公共安全風險和長期的汙染風險 。」
一種可能的措施是鋪設專用管道，並在汙水處理廠專門處理水中的鹽分，然而這會帶來很高的成本和能源消耗。另外，在美國華盛頓等幾個城市，道路管理部門正在嘗試使用加入甜菜汁的融雪劑，這種融雪劑也可以達到相似的效果，但含鹽量明顯減少。
還有一些困難來自我們對鹽迴圈的認知，「鹽在美國不被視為主要的飲用水汙染物，因此很難對其監管，」考沙爾說，「但如果你問我，鹽在環境中的含量是否正在上升至有害水平？我的答案是： 是的 。」
參考連結：
https://www.nature.com/articles/s43017-023-00485-y
https://cmns.umd.edu/news-events/news/humans-are-disrupting-natural-salt-cycle-global-scale-new-study-shows
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1352231018300141
https://www.pnas.org/doi/abs/10.1073/pnas.0506414102
https://www.washingtonpost.com/local/montgomery-residents-complain-about-brown-tap-water/2015/06/17/d7910098-146c-11e5-9518-f9e0a8959f32_story.html
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