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人類(lèi)使用的鹽正在毒害我們自己，卻很少有人注意到
2024-01-31
地球的綜合征
在提到鹽的時(shí)候，我們總會(huì )率先想到做飯時(shí)放的那些潔白的晶體顆?！鼈兊闹饕煞志褪锹然c（NaCl）。但從化學(xué)角度來(lái)說(shuō)，鹽指的就是由陽(yáng)離子和陰離子組成的離子化合物，它可以由鈣、鎂等各類(lèi)金屬陽(yáng)離子，與酸根離子組成。但它們進(jìn)入水中之后的過(guò)程都是類(lèi)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(huán)境問(wèn)題。
在人類(lèi)歷史的大部分時(shí)間里，鹽都是一種珍貴的商品。如今，各種各樣的鹽已經(jīng)廣泛應用在我們的生活中，從建筑材料、融雪劑，到家用的洗滌劑和清潔劑，這給我們帶來(lái)了極大便利。但問(wèn)題在于，這些鹽開(kāi)始出現在不應出現的地方，并且含量正在逐年升高。
2005 年，考沙爾和合作者在《美國科學(xué)院院刊》（PNAS）發(fā)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(lái)，美國東北部溪流中氯離子的濃度逐步上升，甚至已經(jīng)增加了一個(gè)數量級。而在最嚴重的地區，冬季溪流中的氯離子濃度還會(huì )進(jìn)一步上升。一些本該是淡水的溪流中，氯離子濃度最高超過(guò)了每升 4600 毫克，已經(jīng)約等于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(fā)展下去，到本世紀末期的時(shí)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(jīng)逼近了飲用水的最低標準，并且會(huì )使許多淡水物種發(fā)生慢性中毒。換句話(huà)說(shuō)，到本世紀末的時(shí)候，美國東北部的許多“淡水”資源將因為太咸，不再適宜人類(lèi)飲用。
從這項研究開(kāi)始，考沙爾在之后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后果。2023 年，他和同事在《自然·地球環(huán)境綜述》（Nature Reviews Earth & Environment）發(fā)表的一篇論文中總結了“淡水鹽化綜合征”（Freshwater salinization syndrome）的“病因”與“癥狀”?！拔覀儸F在證明，地球的鹽循環(huán)是一個(gè)從地球深處到大氣層的循環(huán)，正受到人類(lèi)活動(dòng)的顯著(zhù)干擾?！痹撗芯康墓餐髡?、美國康涅狄格大學(xué)的生態(tài)學(xué)家吉恩·利肯斯（Gene Likens）說(shuō)。
鹽循環(huán)加速
在自然條件下，地球上天然存在著(zhù)鹽的流動(dòng)和循環(huán)。大量的鹽以礦物的形式存在于地球的巖石中，在漫長(cháng)的時(shí)間里，當這些巖石暴露在地表，發(fā)生風(fēng)化侵蝕，鹽會(huì )被慢慢釋放出來(lái)。這些鹽會(huì )伴隨著(zhù)水流，經(jīng)過(guò)生物體、地下水、土壤和海洋，最終重新形成巖石，埋入地下。就像碳循環(huán)一樣，這樣的鹽循環(huán)速度很慢（往往以百萬(wàn)年為單位），保持了地表相對穩定的鹽分濃度。然而隨著(zhù)人類(lèi)活動(dòng)的干預，大量的鹽被留在了地表。
地球鹽循環(huán)示意圖（圖片來(lái)源：原論文）
我們經(jīng)常會(huì )統計一個(gè)人一生中需要消耗的食物、消耗的能源和排放的碳，卻不會(huì )在意我們使用的鹽：根據美國地質(zhì)調查局的統計，按照目前的消費水平，美國一個(gè)人從出生到死亡，一生中會(huì )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(huì )注意到的地方。
在美國，最大的鹽類(lèi)消耗就是道路融雪劑。從 2013 年-2017 年，每年美國要在道路上拋撒約 2150 萬(wàn)噸鹽，超過(guò)了美國總耗鹽量的40%。鹽可以降低冰的熔點(diǎn)，從而使地面的積雪加速融化。然而這些融雪劑也會(huì )被雪水帶走，流入城市的管道，并最終進(jìn)入自然水體中。在進(jìn)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%。
圖片來(lái)源：pixabay
其他鹽類(lèi)使用場(chǎng)景還包括工業(yè)生產(chǎn)、農業(yè)生產(chǎn)和我們日常使用的許多化學(xué)制品。除此之外，大量道路等隔水表面破裂后，其中的碳酸鈣等成分就會(huì )被雨水溶出，從而釋放大量鈣離子進(jìn)入下層土壤。
鹽分增加，污染增加
一旦過(guò)量的鹽進(jìn)入自然環(huán)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(dòng)物——包括我們自己。我們最常聽(tīng)說(shuō)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(guān)。根據估計，到 21 世紀末，全球超過(guò) 50%的農田可能會(huì )受到鹽堿化的影響。
但更讓研究者擔心的是，鹽離子溶于水后，可以“調動(dòng)”許多污染物進(jìn)入水中，最終形成一種混合的污染物——研究團隊稱(chēng)之為“污染物雞尾酒”。
文章開(kāi)頭變成棕色的水就是一個(gè)典型的例子。鹽類(lèi)物質(zhì)通常也被稱(chēng)為“電解質(zhì)”，它們溶于水后，會(huì )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(guò)咸的水會(huì )侵蝕管道，從而使錳和銅等金屬進(jìn)入用水線(xiàn)路。而當這些鹽度過(guò)高的水進(jìn)入自然環(huán)境，其中帶有正電荷的鈉離子就會(huì )破壞吸附了許多污染物的黏土、有機物和土壤顆粒的結構，從而釋放其中的污染物。
一些鹽還會(huì )以意想不到的方式直接威脅我們的呼吸道健康——通過(guò)空氣。2018 年，美國密歇根大學(xué)的研究者發(fā)現，冬季使用的道路融雪劑很可能會(huì )霧化進(jìn)入大氣中：在年平均降水量超過(guò) 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，并且與降雪量呈正相關(guān)。同樣的情況也會(huì )發(fā)生在干涸的湖床上，沉積在湖底的鹽結晶顆粒，攜帶著(zhù)砷、鎘等重金屬，極易隨風(fēng)化作微小的空氣污染顆粒物，并在大氣中傳播極遠的距離。
而當一場(chǎng)雨落下，這些空氣中的可溶性鹽又會(huì )隨著(zhù)雨水落回地面，有的滲入土壤，有的隨著(zhù)管道進(jìn)入城市排水系統，有的匯入河流繼續流向下一個(gè)地方——一場(chǎng)新的鹽循環(huán)又開(kāi)始了。
圖片來(lái)源：pixabay
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(guān)的控制措施如此困難。僅以道路融雪劑為例，隨著(zhù)氣候變化導致越來(lái)越多的極端降雪事件，融雪劑在公共安全中發(fā)揮著(zhù)重要的作用?！叭绻Ｖ故褂萌谘﹦?，居民就要面臨受傷的短期風(fēng)險，這也很?chē)乐?，”考沙爾說(shuō)道，“重要的是，要權衡好短期公共安全風(fēng)險和長(cháng)期的污染風(fēng)險。”
一種可能的措施是鋪設專(zhuān)用管道，并在污水處理廠(chǎng)專(zhuān)門(mén)處理水中的鹽分，然而這會(huì )帶來(lái)很高的成本和能源消耗。另外，在美國華盛頓等幾個(gè)城市，道路管理部門(mén)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(lái)自我們對鹽循環(huán)的認知，“鹽在美國不被視為主要的飲用水污染物，因此很難對其監管，”考沙爾說(shuō)，“但如果你問(wèn)我，鹽在環(huán)境中的含量是否正在上升至有害水平？我的答案是：是的?！?/span>
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