摘要：2019年夏天，生态学家帕特里克·沙利文(Patrick Sullivan)与一名飞行员一同驾机，在美国阿拉斯加州北部布鲁克斯山脉的狭窄山谷间穿行，一路蜿蜒朝着偏远的萨尔蒙河(Salmon River)源头飞去。

地球是一个奇迹

环境｜美国

图克帕赫莱里克溪(Tukpahlearick Creek)是阿拉斯加偏远地区众多溪流之一，这条溪流近期已变成鲜艳的橙色。| 国家地理图片集

2019年夏天，生态学家帕特里克·沙利文(Patrick Sullivan)与一名飞行员一同驾机，在美国阿拉斯加州北部布鲁克斯山脉的狭窄山谷间穿行，一路蜿蜒朝着偏远的萨尔蒙河(Salmon River)源头飞去。

沙利文本是为研究树木向苔原地带缓慢蔓延的现象——这正是气候变化加速的信号，却没料到很快就发现了一件远比这更令人震惊的事。

他原本以为会见到一条清澈凛冽的河道，水中散落着蓝绿色水潭，为此甚至特意带上了钓鱼竿。可当眼前出现浑浊的河水，河岸还被染成荧光橙色时，沙利文着实吃了一惊。“那模样简直像污水，”他回忆道。

研究团队完成采样后，乘坐驮包筏向下游划去，可这片浑浊的橘色水域却始终绵延不绝。沿河途中，他们接连看到几只瘦弱不堪的熊。在一处静谧的回水湾，一只格外瘦削的熊悄悄靠近，深色的眼睛死死盯着他们，那眼神让沙利文心里直发紧。

他不由得猜想，河流环境恶化或许导致了鱼类数量减少，进而让熊的食物来源变得匮乏。“我当时就觉得，我们眼前所见的，正是生态系统崩溃的一个缩影，”他说道。 在之后的一次考察中，沙利文采集了水样，结果发现其中铁与镉、铝等重金属的浓度高得反常，部分样本里还检测出了锌。

直到这时他才意识到，问题远不止萨尔蒙河一处：丛林飞行员反馈，该地区数十条河流都出现了同样的锈色，波及范围差不多有内布拉斯加州那么大。如今，全球各地的研究人员也纷纷开始记录永久冻土周边水道的类似变化。

罗曼・戴尔(Roman Dial) 是阿拉斯加太平洋大学的生物学教授，他正穿行在图克帕赫莱里克一条水流平缓的支流中。| 国家地理图片集

pH试纸检测显示，这片水域的pH值约为2至3，呈酸性。在河流、湖泊和湿地中，大多数物种无法在过酸的水环境中生存——通常当pH值低于5时就难以存活。| 国家地理图片集

一名科学家正在检测这片亮橙色水域的pH值。| 国家地理图片集

北极变暖：那些可预见与始料未及的改变

环境科学家早已预判到北极变暖会引发一系列变化——比如物种迁移栖息地、林线向北推进，海狸、驼鹿等动物出现在此前从未涉足的区域。但沙利文表示，河流变“锈”这件事，“即便对一直紧盯这类议题的科学家来说，也完全是个意外”。

自首次发现这一现象后，沙利文与同事们一步步梳理出了北极河流呈橙色的原因。他们的研究结果不仅让人们担忧：这种转变可能会给本就生存艰难的北极野生动物带来更大压力，还会污染阿拉斯加社区赖以生存的水源。

更让人不安的是，这背后还藏着一种深层恐惧——眼看着一个完整的生态系统渐渐分崩离析。

冻土消融，金属随之渗出

沙利文的首要任务之一，就是找出导致河水变色的污染物。阿拉斯加北部广袤的土地上，遍布着一类特殊的岩石：它们最初是远古海洋底部的页岩与沉积物，经过漫长岁月，在细菌作用下转化成了黄铁矿，这种矿物里同时含有铁和硫元素。

数千年来，这些矿藏一直被永久冻土层牢牢锁住，与空气和水分彻底隔绝。可随着冻土不断升温，底下的基岩逐渐暴露，一场破坏性的化学反应就此开始：先是释放出硫酸，再将铁氧化，最终形成一种有毒的橙色混合物，顺着河流向下游扩散数英里之远。

加州大学河滨分校的生物地球化学家蒂莫西·莱昂斯(Timothy Lyons) ，在安克雷奇大学首次接触到沙利文的研究时，立刻察觉这一过程与酸性矿山排水现象极为相似。

这种反应在矿山附近很常见：含硫化物的岩石一旦接触到水和氧气，就会产生酸性物质，进而溶解重金属。但矿山里的这类污染往往集中在特定区域，方便监测和控制。可换到野外河流的场景下，莱昂斯解释道，“除了遏制气候变化，我们实在别无他法”。

2023年，沙利文与莱昂斯带领一支大型野外考察队重返布鲁克斯山脉，想要更深入地探究含金属径流带来的影响。“我们亲眼看到河岸在不停往外渗铁，”莱昂斯回忆起当时的场景，锈色的黏液不断渗入水中，“那模样简直像鼻涕。”他们的检测结果显示，河水中溶解态金属的含量已逼近工业废水的水平。

如今，北极水道的变化正让人忧心忡忡：布鲁克斯山脉已有超过75条河流近期变成了橙色，萨尔蒙河的金属浓度更是达到了对水生生物有毒的程度。沙利文补充说，更糟糕的是，他们还在苔原地带发现了500多处酸性渗漏点，矿物正从这些地方持续渗入周边湿地。

这会导致水体pH值下降、毒性增强、微生物群落改变，进而破坏鱼类及其他无脊椎动物的生长与生存环境。在近期发表于《美国国家科学院院刊》的一篇论文中，研究人员明确指出，受此影响，河流中的鱼类栖息地已严重退化。

“我们的研究结果或许能解释近期大麻哈鱼数量骤减的现象——这种鱼对当地居民来说，是至关重要的生存食物，”沙利文说道。这也印证了他当初对那只瘦熊的猜测，那只熊眼中的饥饿感，始终在他脑海里挥之不去。

科学家们正在考察一处区域：永久冻土消融后，富含黄铁矿的基岩暴露在含氧水中——这一现象很可能是数千年来首次出现。| 国家地理图片集

北极正以意想不到的方式蜕变

瑞典于默奥大学的分子地球化学家让-弗朗索瓦·布瓦利(Jean-François Boily)并未参与这项研究，但他表示，该研究为理解北极在短时间内的快速变化提供了重要线索。科学家们或许正在见证一个全新的、令人担忧的反馈循环，而这一循环还有可能持续加速。

这一切的源头，依然是冻土。在近期发表的一篇论文中，布瓦利的团队发现，矿物在冰中的溶解效率竟然比在液态水中更高——这一发现彻底颠覆了以往的认知。当水结冰时，铁化合物等溶解物质会被排出冰晶结构，浓缩到微晶之间的微小液囊中。

这一过程会显著提升水体的酸度，而且每当地面经历一次冻结，就会有新的矿物被重新浓缩。随着气候变化加剧了冻融循环的频率，这可能会触发一个恶性循环，进一步推高河流的酸度。“更关键的是，这一切都是不可逆的，”布瓦利强调。一旦这些矿物溶解，整个过程就很难逆转，因为原始矿藏的形成需要漫长时间，无法快速再生。

“一旦启动，就会一直持续下去。” 这并非阿拉斯加独有的问题：在与布鲁克斯山脉接壤的加拿大西部，研究人员也记录到了这种标志性的橙色；科罗拉多州的永久冻土区、欧洲阿尔卑斯山的山间池塘，甚至秘鲁融化冰川的下游水域，都检测出了相应的高金属浓度。

这处酸性渗漏点正持续向下方溪流中沉积矿物。| 国家地理图片集

研究人员推测，类似的过程可能正在全球其他地区发生，但目前其全球范围的完整影响还尚不明确。布瓦利表示，在瑞典各地，科学家们已发现铁的迁移活动在不断加剧。他解释道，在整个北半球，水体“褐化”现象正在减缓生物生长速度、引发有毒藻类爆发、破坏生态系统平衡。

“那些我们肉眼看不见的变化，和那些一眼就能注意到的橙色河流同样重要，”布瓦利说道，他还提到了气候变化对全球水道造成的诸多影响。

但截至目前，研究人员仍处于记录河流“生锈”问题的阶段，许多潜在后果才刚刚开始显现。对于那些依赖这些河流获取饮用水和食物的阿拉斯加社区来说，相关的关键信息却一直难以获取。

基瓦利纳镇的饮用水取自乌利克河，而该河下游恰好存在多处酸性渗漏点。该镇向国家地理透露，部落行政官至今仍未意识到这个问题。传统的污染处理方法不仅成本高昂，而且仅对单一污染源有效。

就在几百英里之外，萨尔蒙河流域长期以来都以其原始完整的荒野风貌而闻名。1975年，《纽约客》作家约翰·麦克菲(John McPhee)在沿河旅行时，曾形容这里的水是“我见过的最清澈、最纯净的流水”。

正如生态学家亚历克斯·休伦(Alex Huron)近期在《美国国家科学院院刊》上撰文所指出的，尽管萨尔蒙河本身并未受到阿拉斯加北坡油气开发的直接影响，但化石燃料燃烧引发的化学反应，最终造成的破坏可能比输油管道泄漏还要严重。

他在文中写道，这是一个不祥的预兆，“预示着随着全球变暖持续推进，还会有更多隐蔽且持续的环境变化等待我们发现”。 正如莱昂斯所警示的那样：“面对即将到来的后果，目前没有人能置身事外，也没有人能幸免于难。”

撰文：Lois Parshley

摄影：Taylor Roades

编译：Arvin

版式设计：钱思琦

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来源：国家地理中文网一点号