[科普中国]-北美死湖事件

背景

工业革命之后，西方各地的工厂、汽车以及居民家庭开始大量燃煤，并把未经处理的燃煤废气排入大气，美国和加拿大也不例外，尤其是在工业发达的地区。这些废气中含有大量二氧化硫和氮氧化物（如一氧化氮、二氧化氮）。二氧化硫在大气中被氧化成为三氧化硫，然后和大气中的水结合生成硫酸。氮氧化物则在被氧化后和水生成硝酸。硫酸和硝酸都是强酸，如果降水（雨、雪、雹、露等）中强酸的浓度过高，导致降水的 pH 值小于 5.6，那么这样的降水就是酸雨了。酸雨的概念在 19 世纪末被提出。美国的酸雨从 20 世纪 50 年代起得到关注和研究。1974 年，康奈尔大学（Cornell University）的两位科学家（Cogbill 和 Likens）调查了美国雨水的 pH 值，发现美国东北部（Northeast）的平均值是 4.3—5，并且很多其它地区（南至佛罗里达北至加拿大）的雨水 pH 值也低过了 5.6。12

酸雨对生态最明显的破坏就体现在水体中，如溪流、湖泊、沼泽。有些水生物能够抵抗湖水变酸，但是另一些水生物则会随着湖水酸性增高（pH 值降低）而死去。通常，年幼的生物更容易因湖水变酸而死去。当湖水的 pH 值降到 5 时，水生物的卵几乎都无法孵化。当湖水的 pH 值低于 5 时，部分成年水生物死亡。不同物种对湖水酸性的耐受能力也是不同的。比如，pH 值低于 6 时，蜗牛会死亡；pH 值低于 5.5 时，小龙虾会死亡，植物基本上都会死亡，昆虫也基本上都会死亡；pH 值低于 5 时，鳟鱼会死亡；pH 值低于 4 时，青蛙会死亡。而且，即使某些物种能够承受低 pH 值，但如果它们所食用的物种因低 pH 值而死，它们也会因食物不足而死去。一般来说，湖水的 pH 值低于 5.5，这片湖水的生态就严重受损，算是“死湖”了。3420 世纪 80 年代，美国的纽约州受酸雨影响最重，死湖数量也最大，拥有超过 200 个死湖。马萨诸塞州其次，拥有超过 100 个死湖。明尼苏达、加利福尼亚、佛蒙特、宾夕法尼亚、佛罗里达等工业发达的州也因酸雨而产生了大量死湖。5

并非所有的湖泊都对酸雨非常敏感。有的湖泊的湖底土壤含有大量钙盐、镁盐而能中和湖水的酸性，所以即便酸雨注入湖水，湖水的 pH 值也不低。但有的湖泊的湖底没有这样的土壤，或这样的土壤较薄，所以一旦有酸雨注入，湖水的 pH 值就明显降低了。这就是为什么接收酸雨的量相近、水容量也相近的湖泊会有不同的酸化程度，有的只是轻微酸化，而有的则成为了死湖。24

实例美国在整个北美，最为人熟知的死湖莫过于阿迪朗达克的死湖了。

在 20 世纪 80 年代，科学家进行了一项对美国纽约州阿迪朗达克地区（Adirondack Region）的湖泊状况的调查，这项调查证实了酸雨和湖水酸化以及湖泊中生物大量死亡的关系。一共有 1,469 个湖泊被调查，调查结果显示其中三分之一的湖泊的 pH 值低于 5.6。这些湖当中，很多湖的酸化是由酸雨引起的。该地区的西部，酸雨最为严重的，那里的湖水也是阿迪朗达克地区最酸的（能中和酸的土壤很少），而且那些湖里的生物种类是最少的。直到今天，阿迪朗达克地区西部的湖仍然是美国最酸的湖。过去的一百年中，阿迪朗达克地区的 pH 值低于 5.6 的湖的数目增长了一倍。6科学家曾经给这些湖里投放了共 14 吨小苏打，然而只是杯水车薪。7

1984 年，生物学家发现阿迪朗达克地区的 Brooktrout 湖——一个曾经满是鳟鱼的湖，以及附近的几百个湖里的鱼全都死光了。2005 年底，生物学家往 Brooktrout 湖中投放了一批鳟鱼（20 条成年鱼，2,000 条鱼苗）。2006 年春天，生物学家又前往 Brooktrout 湖调查，发现鳟鱼成功存活了。但是阿迪朗达克地区的湖水酸化仍然严重。8

1985 年 4 月，美国威斯康辛州政府公布了一项调查结果，该结果显示该州的湖泊中有 302 个受到酸雨的严重破坏，剩下的 1,435 个湖也不同程度地受到了酸雨的破坏，死湖占据了该州湖泊的约 12%。在当时，这个州的死湖数量暂时超过了阿迪朗达克地区。5

加拿大 安大略（Ontario）省的萨德伯里（Sudbury）曾是加拿大境内受酸雨影响最严重的地区，因为当地的镍冶炼厂曾经排放出大量的二氧化硫，引起酸雨，而且当地土壤没有足够的盐类去中和酸。当地的酸雨严重影响了湖泊。比如， 1983 年对萨德伯里附近的一个湖泊——Lohi Lake 的调查显示，受酸雨影响，该湖的 pH 值最低可达 4.4。但是 1990 年后，加拿大出台的法规制约了当地的空气污染，酸雨状况得到了一定改善。当地的湖水 pH 值渐渐升高了，生物多样性也有所改善。93