北極河流集體變 “橙”，重金屬含量逼近工業廢水，這場災難無法逆轉？
地球是一個奇蹟
環境｜美國
圖克帕赫萊裏克溪(Tukpahlearick Creek)是阿拉斯加偏遠地區衆多溪流之一，這條溪流近期已變成鮮豔的橙色。| 國家地理圖片集
2019年夏天，生態學家帕特里克·沙利文(Patrick Sullivan)與一名飛行員一同駕機，在美國阿拉斯加州北部布魯克斯山脈的狹窄山谷間穿行，一路蜿蜒朝着偏遠的薩爾蒙河(Salmon River)源頭飛去。
沙利文本是爲研究樹木向苔原地帶緩慢蔓延的現象——這正是氣候變化加速的信號，卻沒料到很快就發現了一件遠比這更令人震驚的事。
他原本以爲會見到一條清澈凜冽的河道，水中散落着藍綠色水潭，爲此甚至特意帶上了釣魚竿。可當眼前出現渾濁的河水，河岸還被染成熒光橙色時，沙利文着實喫了一驚。“那模樣簡直像污水，”他回憶道。
研究團隊完成採樣後，乘坐馱包筏向下遊劃去，可這片渾濁的橘色水域卻始終綿延不絕。沿河途中，他們接連看到幾隻瘦弱不堪的熊。在一處靜謐的回水灣，一隻格外瘦削的熊悄悄靠近，深色的眼睛死死盯着他們，那眼神讓沙利文心裏直髮緊。
他不由得猜想，河流環境惡化或許導致了魚類數量減少，進而讓熊的食物來源變得匱乏。“我當時就覺得，我們眼前所見的，正是生態系統崩潰的一個縮影，”他說道。 在之後的一次考察中，沙利文采集了水樣，結果發現其中鐵與鎘、鋁等重金屬的濃度高得反常，部分樣本里還檢測出了鋅。
直到這時他才意識到，問題遠不止薩爾蒙河一處：叢林飛行員反饋，該地區數十條河流都出現了同樣的鏽色，波及範圍差不多有內布拉斯加州那麼大。如今，全球各地的研究人員也紛紛開始記錄永久凍土周邊水道的類似變化。
羅曼・戴爾(Roman Dial) 是阿拉斯加太平洋大學的生物學教授，他正穿行在圖克帕赫萊裏克一條水流平緩的支流中。| 國家地理圖片集
pH試紙檢測顯示，這片水域的pH值約爲2至3，呈酸性。在河流、湖泊和溼地中，大多數物種無法在過酸的水環境中生存——通常當pH值低於5時就難以存活。| 國家地理圖片集
一名科學家正在檢測這片亮橙色水域的pH值。| 國家地理圖片集
北極變暖：那些可預見與始料未及的改變
環境科學家早已預判到北極變暖會引發一系列變化——比如物種遷移棲息地、林線向北推進，海狸、駝鹿等動物出現在此前從未涉足的區域。但沙利文表示，河流變“鏽”這件事，“即便對一直緊盯這類議題的科學家來說，也完全是個意外”。
自首次發現這一現象後，沙利文與同事們一步步梳理出了北極河流呈橙色的原因。他們的研究結果不僅讓人們擔憂：這種轉變可能會給本就生存艱難的北極野生動物帶來更大壓力，還會污染阿拉斯加社區賴以生存的水源。
更讓人不安的是，這背後還藏着一種深層恐懼——眼看着一個完整的生態系統漸漸分崩離析。
凍土消融，金屬隨之滲出
沙利文的首要任務之一，就是找出導致河水變色的污染物。阿拉斯加北部廣袤的土地上，遍佈着一類特殊的岩石：它們最初是遠古海洋底部的頁岩與沉積物，經過漫長歲月，在細菌作用下轉化成了黃鐵礦，這種礦物裏同時含有鐵和硫元素。
數千年來，這些礦藏一直被永久凍土層牢牢鎖住，與空氣和水分徹底隔絕。可隨着凍土不斷升溫，底下的基岩逐漸暴露，一場破壞性的化學反應就此開始：先是釋放出硫酸，再將鐵氧化，最終形成一種有毒的橙色混合物，順着河流向下游擴散數英里之遠。
加州大學河濱分校的生物地球化學家蒂莫西·萊昂斯(Timothy Lyons) ，在安克雷奇大學首次接觸到沙利文的研究時，立刻察覺這一過程與酸性礦山排水現象極爲相似。
這種反應在礦山附近很常見：含硫化物的岩石一旦接觸到水和氧氣，就會產生酸性物質，進而溶解重金屬。但礦山裏的這類污染往往集中在特定區域，方便監測和控制。可換到野外河流的場景下，萊昂斯解釋道，“除了遏制氣候變化，我們實在別無他法”。
2023年，沙利文與萊昂斯帶領一支大型野外考察隊重返布魯克斯山脈，想要更深入地探究含金屬徑流帶來的影響。“我們親眼看到河岸在不停往外滲鐵，”萊昂斯回憶起當時的場景，鏽色的黏液不斷滲入水中，“那模樣簡直像鼻涕。”他們的檢測結果顯示，河水中溶解態金屬的含量已逼近工業廢水的水平。
如今，北極水道的變化正讓人憂心忡忡：布魯克斯山脈已有超過75條河流近期變成了橙色，薩爾蒙河的金屬濃度更是達到了對水生生物有毒的程度。沙利文補充說，更糟糕的是，他們還在苔原地帶發現了500多處酸性滲漏點，礦物正從這些地方持續滲入周邊溼地。
這會導致水體pH值下降、毒性增強、微生物羣落改變，進而破壞魚類及其他無脊椎動物的生長與生存環境。在近期發表於《美國國家科學院院刊》的一篇論文中，研究人員明確指出，受此影響，河流中的魚類棲息地已嚴重退化。
“我們的研究結果或許能解釋近期大麻哈魚數量驟減的現象——這種魚對當地居民來說，是至關重要的生存食物，”沙利文說道。這也印證了他當初對那隻瘦熊的猜測，那隻熊眼中的飢餓感，始終在他腦海裏揮之不去。
科學家們正在考察一處區域：永久凍土消融後，富含黃鐵礦的基岩暴露在含氧水中——這一現象很可能是數千年來首次出現。| 國家地理圖片集
北極正以意想不到的方式蛻變
瑞典于默奧大學的分子地球化學家讓-弗朗索瓦·布瓦利(Jean-François Boily)並未參與這項研究，但他表示，該研究爲理解北極在短時間內的快速變化提供了重要線索。科學家們或許正在見證一個全新的、令人擔憂的反饋循環，而這一循環還有可能持續加速。
這一切的源頭，依然是凍土。在近期發表的一篇論文中，布瓦利的團隊發現，礦物在冰中的溶解效率竟然比在液態水中更高——這一發現徹底顛覆了以往的認知。當水結冰時，鐵化合物等溶解物質會被排出冰晶結構，濃縮到微晶之間的微小液囊中。
這一過程會顯著提升水體的酸度，而且每當地面經歷一次凍結，就會有新的礦物被重新濃縮。隨着氣候變化加劇了凍融循環的頻率，這可能會觸發一個惡性循環，進一步推高河流的酸度。“更關鍵的是，這一切都是不可逆的，”布瓦利強調。一旦這些礦物溶解，整個過程就很難逆轉，因爲原始礦藏的形成需要漫長時間，無法快速再生。
“一旦啓動，就會一直持續下去。” 這並非阿拉斯加獨有的問題：在與布魯克斯山脈接壤的加拿大西部，研究人員也記錄到了這種標誌性的橙色；科羅拉多州的永久凍土區、歐洲阿爾卑斯山的山間池塘，甚至祕魯融化冰川的下游水域，都檢測出了相應的高金屬濃度。
這處酸性滲漏點正持續向下方溪流中沉積礦物。| 國家地理圖片集
研究人員推測，類似的過程可能正在全球其他地區發生，但目前其全球範圍的完整影響還尚不明確。布瓦利表示，在瑞典各地，科學家們已發現鐵的遷移活動在不斷加劇。他解釋道，在整個北半球，水體“褐化”現象正在減緩生物生長速度、引發有毒藻類爆發、破壞生態系統平衡。
“那些我們肉眼看不見的變化，和那些一眼就能注意到的橙色河流同樣重要，”布瓦利說道，他還提到了氣候變化對全球水道造成的諸多影響。
但截至目前，研究人員仍處於記錄河流“生鏽”問題的階段，許多潛在後果纔剛剛開始顯現。對於那些依賴這些河流獲取飲用水和食物的阿拉斯加社區來說，相關的關鍵信息卻一直難以獲取。
基瓦利納鎮的飲用水取自烏利克河，而該河下游恰好存在多處酸性滲漏點。該鎮向國家地理透露，部落行政官至今仍未意識到這個問題。傳統的污染處理方法不僅成本高昂，而且僅對單一污染源有效。
就在幾百英里之外，薩爾蒙河流域長期以來都以其原始完整的荒野風貌而聞名。1975年，《紐約客》作家約翰·麥克菲(John McPhee)在沿河旅行時，曾形容這裏的水是“我見過的最清澈、最純淨的流水”。
正如生態學家亞歷克斯·休倫(Alex Huron)近期在《美國國家科學院院刊》上撰文所指出的，儘管薩爾蒙河本身並未受到阿拉斯加北坡油氣開發的直接影響，但化石燃料燃燒引發的化學反應，最終造成的破壞可能比輸油管道泄漏還要嚴重。
他在文中寫道，這是一個不祥的預兆，“預示着隨着全球變暖持續推進，還會有更多隱蔽且持續的環境變化等待我們發現”。 正如萊昂斯所警示的那樣：“面對即將到來的後果，目前沒有人能置身事外，也沒有人能倖免於難。”
撰文：Lois Parshley
攝影：Taylor Roades
編譯：Arvin
版式設計：錢思琦
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