永凍土融化引發溪流酸化與重金屬釋放

永凍土(permafrost)目前覆蓋全球逾1,400萬平方公里的陸地,然而在後工業化時代的氣候暖化下,其消融速度已超越11,800年(全新世)以來的任何時期。永凍土融化後,地下原本長期休眠的礦物會因水分和微生物的活化而開始大規模風化。硫化礦物廣泛存在於沉積岩、火成岩和變質岩中,一旦發生氧化性風化(sulfide-mineral oxidation,SMO),便會向水體釋放酸性物質、硫酸鹽和重金屬。SMO若持續加劇,可能引發「酸性岩石排水(acid-rock drainage,ARD)」,受其影響的水體會出現赭黃色或乳白色的沉澱物,水質的酸性和重金屬毒性也會上升。除了危害水質,SMO產生的酸也會驅動碳酸鹽礦物溶解,釋放大量二氧化碳,直接造成氣候暖化。近年來,安地斯山脈、阿爾卑斯山和阿拉斯加布魯克斯山脈等集水區均已觀測到ARD現象,造成大量水生動物和魚類的死亡,部分溪流甚至呈現「鏽化」的外觀。然而,SMO在北美、北極的加速與規模,至今仍不清楚。

近日,加拿大卡爾頓大學等機構的研究團隊,針對育空河與麥肯錫河流域的永凍土進行監測。研究人員在育空「墓碑水域觀測站(TWO)」設置三個集水區,其下覆蓋著富含硫化物黑色頁岩。監測數據顯示,不到5年內,溪流KM175處的pH值在2025年最低達到2.7,硫酸鹽和多種金屬的溶解濃度均超出加拿大水生生物保護標準數個數量級。除此之外,集水區山坡出現了面積達90,350平方公尺的植被枯死帶,這是由酸性地下水滲出所致;且研究人員估算,這些集水區每天排放多達14.5噸的二氧化碳,相當於約1,120人一天的碳排量。在更大的尺度上,皮爾河等下游支流的硫酸鹽濃度正飛速上升,2000至2025年間的速率已是1979至2000年間的兩倍,這將會對水生生態系統和全球氣候構成大威脅。

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