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在大西洋底一个偏远的地带,在约一千米深的水下埋藏着一笔不寻常的“遗产”,它源自人对汽车的热爱:那就是大量充满有毒金属铅痕迹的海水。这种污染物曾因汽车燃烧含铅汽油而被广泛排放。几十年前,美国和欧洲下令禁用含铅汽油,同时还禁止了铅在很多其他方面的应用,但这些污染物的痕迹还一直存在——这组十分详尽的新地图在于夏威夷州檀香山市举行的2014年海洋科学大会上发布。

污染物追踪图

污染物追踪图。大西洋截面图中红色、黄色区域为污染物分布带;高光区为铅痕迹相对较高区域。三维立体图制作:史蒂文·万·赫芬(Steven van Heuven)特别鸣谢:海因·徳巴尔(Hein de Baar),罗伯·米戴(Rob Middag),阿比盖尔·诺布尔(Abigail Noble),克里斯蒂安·施洛瑟(Christian Schlosser)。

为了证明世界海洋里有微量金属和其他化学物质的存在,国际合作团队投入了3亿美元,投资可谓史无前例。三维立体图和旋转动画只是该项目的初步结果。这些化学物质常以微量形式存在,却可以为了解海洋的过去——比如海水质量在过去几个世纪是如何演变的,和未来——比如气候变化在生物化学过程中可能起到的关键作用有哪些,提供重要的线索。过去几年里,通过约30次巡航,研究者在大西洋上的787个研究点采集了将近30000个水样。随后,利用缜密的技术——例如为了防止污染而在洁净室里穿着“月亮套装”工作,他们测定了水样中的铁、镍、锌等元素。这项被命名为“国际海洋生物地球化学循环(GEOTRACES)”的研究“相对我们过去所能够做到的而言是巨大的进步”,特塞尔荷兰皇家海洋研究所的海洋化学家海因•徳巴尔(Hein de Baar)说。

GEOTRACES追踪了大约200种元素及其他物质,但这组铅地图向我们传达的故事——关于过去的污染及其持续效应的故事——则格外发人深省。以大西洋中部为例,地图上显示在次表层水中有一巨大铅带,其铅含量比表层水或更深层的海水都要高。美国麻省理工学院(MIT)的海洋化学家阿比盖尔•诺布尔(Abigail Noble)解释说,被铅污染的水体原本是接收了空气中铅料的表层海水,但慢慢下沉至深海,最终形成了一个记录着“我们过去对海洋产生了哪些惊人影响,及其随时间流逝如何变化”的“时间胶囊”。

麻省理工学院海洋学家爱德华·波义耳(Edward Boyle)指出:虽然在GEOTRACES地图上,升高的铅水平用红色和黄色斑块突出显示了,其实际浓度还是很低的,对人类或野生动植物不足以构成重大威胁“你不太可能看到笨笨的鱼儿或鲸四处游动。”提到暴露在铅中可能造成大脑损伤时,爱德华调侃道。诺布尔估计,那的铅浓度大致相当于在200个奥运会游泳池大小的水体里溶解一小匙冷冻橙汁得到的浓度。诺布尔和波义耳还提到,在过去几十年里, 大西洋绝大部分海域的铅水平显著下降,这很大程度上归功于美国和欧洲逐步停止了铅的使用。

尽管如此,地图上显示在有些地方,铅污染仍是一个持续的问题。在非洲南端,有铅水平相对较高的表层海水从印度洋流向南大西洋。英国南安普敦大学化学海洋学家克里斯蒂安•施洛瑟(Christian Schlosser)认为,其原因可能是在非洲和亚洲部分地区仍在继续使用含铅汽油,也可能是因为在那片区域还存在一些重工业。

地图上显示的另一个热点是在地中海流入大西洋东部的地带。新西兰但尼丁市奥塔哥大学海洋化学家罗伯•米戴(Rob Middag)说,那里“是我们所见过在大西洋中铅浓度最高的地方”。这可能是由于地中海是一个相对封闭的水体,海岸线多人居住,几个世纪以来一直是污染物的聚集地。

随着新巡航任务的完成,三维图在未来几年内还将不断扩大。但一些研究者已经迫不及待利用这些地图对微量元素进行深入了解了,例如铁元素不仅能促进浮游生物的大量繁殖,在海洋对气候变化的响应方面也是一个重要参与者。科学家们同时还对原子同位素进行追踪,以帮助绘制全球海水运动,查明铅和其他微量金属元素的最初来源。诺布尔说,这份非常详尽的GEOTRACES数据可以让研究者们“看到我们之前没有看到的东西”。