作者:吴鹏,付丽丽 来源:科技日报 发布时间:2024/1/22 19:28:11
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全球变暖导致北极河流“生锈”?

 

在美国阿拉斯加州高耸的山脉和冰冷的蓝色湖泊之间,有一张由1万多条河流组成的巨网,将冰川融水输送到阿拉斯加海岸。这些河流,包括北美第三长河育空河在内,曾以丰富的鲑鱼和清澈见底的河水而闻名。

然而,近年来,阿拉斯加北极地区许多河流变得越来越“浑浊”,颜色也由典型的蓝色变成了土黄色或橙色,仿佛“生锈”一般。

比如阿拉斯加北部布鲁克斯山脉的河流,过去5-10年间,至少有75条河流从蓝绿色变成橙棕色。俄罗斯和加拿大境内的一些河流也有如此趋势。北极的河流为何会“生锈”,将给人类什么带来怎样的影响?

“最重要的原因是气候变暖。”22日,中国科学院大气物理所研究员高登义在接受科技日报记者采访时说。

高登义介绍,人类活动造成的全球变暖在南北两极被放大,北极变暖速度比全球其他任何地区都更快,至少是其他地区的两倍。自2006年以来,位于阿拉斯加的科伯克河谷国家公园气温升高了2.4℃,到2100年可能还会升温10.2℃。

“该地区的气温上升导致永久冻土融化,释放出之前‘锁’在冻土中的铁。当河流经过含有铁质的土地时,铁质会与空气和水发生反应,形成我们俗称的铁锈。正是这些铁锈让河水看起来变成了橙色。”高登义说,随着北极变暖加速,从多年冻土融化到生物吸收和转化的一系列过程,都可能在一定程度上改变河流中水的化学性质。

与此同时,水的pH值也会降低,使其酸性增强。多年冻土大面积融化及其引发的侵蚀,以及野火改变了北极河流中有机碳、营养物质和微量金属元素的含量和通量。而铁元素循环过程改变的结果之一就是河流突然变色,表明水质发生了巨大变化。尽管这背后的确切机制尚不明晰,但有证据显示,与多年冻土融化相关的水文循环和氧化还原过程变化,可能会将高浓度的铁元素从融化的冻土中转移至河流中。

有观点称,这种橙色的来源不仅是铁,还有微生物。一些科学家认为,在冻土解冻的过程中,一些潜藏于冻土的微生物得以释放和复活,然后吸收土壤中的铁元素。不管怎样,都与铁有关。

科学家表示,河流可体现所在流域的动态变化。因此,可通过河流来分析大空间尺度的生态系统变化。此外,河流水化学变化可从微观(如当地食物网)到宏观(如全球碳循环)尺度对地球陆地—海洋生态系统功能进行调节。河流携带的化学物质揭示了流域内发生的情况,就像人体内的血液一样。一旦血液发生病变,其产生的影响可谓深远。

观测资料显示,“生锈”的河流不仅铁含量更高、酸性更强,而且溶解氧更少,这可能意味着一些鱼类的栖息地环境面临严重恶化的风险,地表水的变化会影响生物区的宜居性和水生动植物的生长繁殖。

污染可能导致鱼类数量减少,特别是敏感的物种如鲑鱼。这直接影响渔民的捕鱼量和收入。即使鱼类能够生存,污染也可能影响其质量。重金属和其他一些有毒化学物质可能在鱼体内累积,对食用这些鱼的人群构成健康风险。

此外,阿拉斯加河流“生锈”也可能对人类社区产生影响。像科伯克河和乌利克河这样的河流已经出现了“生锈”现象,它们是许多阿拉斯加原住民的饮用水源。这些原住民过着自给自足的生活,如果水质继续恶化,可能会影响他们的主要食物来源。

 
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