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Climate Change

野火后的水质监测

研究者正着手研究像加州“坎普”大火这种毁灭性的火灾会怎样污染流域

by Katherine Bourzac
November 28, 2018 | APPEARED IN VOLUME 96, ISSUE 48

 

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Credit: 版权:Stephen Lam/路透社/Newscom
加利福尼亚州天堂镇的一个疗养所,在秋季致命的坎普大火中被烧。

“坎普”大火(the Camp Fire)是美国加州有史以来破坏性最强、造成死亡最惨重的野火。根据最新的估计,大火已经造成88人丧生,18000个家庭住房和建筑被毁,整个天堂镇(Paradise)被大火吞噬并摧毁。直至感恩节期间迎来降雨,消防员们才控制住了大火。不过,并非所有人都因为天气的变化而感到轻松。

加州州立大学奇科分校的水质化学家Jackson Webster表示,在降雨时,他的感受是复杂的,既松了口气,同时又感到恐慌。本季的第一场暴雨不仅扑灭了大火,同时也将大气、灰尘及碎屑中所含金属、有机毒物和其他化合物所组成的未知混合物冲洗到当地的河水和溪流中。一周前,Webster拿到了第一批来自天堂镇河流的水样。这些水有浓烈的烟味儿。他说: “首先你会注意到水的颜色” 。Butte Creek的水是深褐色的,看起来好像发酵过度的红茶。

当大火吞噬整个小镇时,环境化学家并不知道什么污染物将会进入溪水、河流和湖泊中。当野火烧到市区时,它不仅仅点燃了树木及其他植物,还会燃烧可能装满电子产品、工业化学品、阻燃剂、塑料和涂料等在内的房屋、商店和汽车。斯坦福伍兹环境研究所的工程师 Newsha Ajami(同时服务于the San Francisco Bay Regional Water Quality Control Board)说:“目前形势十分严峻”。在加州,诸如Webster 和Ajami的科学家们正在对“坎普”大火这种 火灾所带来的化学后果进行研究,以更好地了解大火对当地供水和水生生态系统所带来的环境风险。

Webster指出,这些研究不仅只对美国西部的水质安全至关重要。根据上周五发布的《第四次国家气候评估报告》(Fourth National Climate Assessment ,NCA4),气候变化将导致野火发生得更为频繁且范围更大。加州的野火季由来已久,现在可能会延长到整年。报告警示,即使在野火尚未形成季节性风险的美国其他地区(包括东南部地区),也将受气候变化影响而出现更多火灾。

位于萨克拉门托的美国地质调查局加利福尼亚水科学中心的化学家Charles Alpers说:“野火产生的灰尘中——即使在非发达地区——可能含有复杂的化学物质,且人们对其知之甚少” 。,例如,Alpers一直在研究野火怎样影响圣罗莎市东北部Cache Creek流域中的汞含量。与北加州及其它有金矿开采史的区域一样,该区的土壤也受到了汞污染。Cache Creek是一个小流域,但它会汇入萨克拉门托和圣华金河三角洲,该区域为重要的候鸟栖息地(也是本地渔区),并最终注入旧金山湾。

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Credit: 版权:Jackson Webster
加州被烧毁的天堂镇的Butte Creek的水,呈深棕色,有烟味。

当大火产生的高温将金属挥发并飘散至大气中时,野火可降低土壤中的汞含量。但是,汞也将附着于灰尘颗粒,落入水中。Alpers的研究团队发现,在2015年的Rocky Fire和 Jerusalem Fire后,Cache Creek中的汞含量较低,但甲汞的总量和相对量更高,与金属汞相比,后者更易于被生物体所吸收。,北卡罗来纳大学格林波诺分校的生态毒理学家Martin Tsz-Ki Tsui,从2015年的Wragg fire和Rocky Fire的灰尘颗粒中观测到了不同的趋势。Tsui及其合作伙伴在一篇即将发表于 Environmental Science & Technology 的论文中指出,当地溪流中的汞总量上升,而甲汞则较少。

汞和野火间的关系并不明晰。但是Alpers 和Tsui都知道他们的研究对象受到了金属污染。市区的野火使生态毒理学家和水质委员会面临不明污染物。去年的Tubbs Fire,融化了圣罗莎市的塑料水管,致使水管材料中的苯渗入到供水系统中。

Ajami介绍说,目前水质监测尚未发现除苯之外的其他污染物。旧金山河口研究所(San Francisco Estuary Institute),、加利福尼亚州有毒物质控制部(California Department of Toxic Substances Control) 和圣地亚哥州立大学都仍在对Tubbs Fire后水流中的不明和不可预料的污染物进行分析。

这些研究需要时间。 莱克县水务部的生态学家Angela DePalma-Dow说,对于水质研究者而言,大火之后将是一个等待的“游戏”。首先,他们等待着可以安全进入燃烧区收集样品;之后,他们等待着雨水将沉积物和其他径流带入当地溪流,再汇入湖泊、河口及海湾。至今夏发生的 Mendocino Complex Fire后——烧毁面积459,123英亩,加利福尼亚史上过火面积最大的火灾——只下了两场雨,但是雨水浇透了大部分地面。DePalma-Dow和莱克县的其他人们正在着手准备即将到来的雨季,雨水将使野火径流进入位于莱克县的克利尔湖中。克利尔湖是主要的游客目的地,它提供了17个饮用水水源。

DePalma-Dow表示,因为发生了火灾,所以莱克县将开展更广泛的水化学检测,首先是湖泊的支流,然后是湖水。她说,除了对养分、悬浮物等传统污染物进行检测,未来数月还将会对铁、铝、镉和锰等金属进行检测。她担心被焚烧的封闭矿井、旧建筑可能会产生这些金属和铅。

奇科分校的Webster表示,刚刚发生的“坎普”大火为我们提供了一次对“野外-城市交互区”的大火对水质的影响进行研究的唯一机会,他在尽快地收集样本。被大火烧毁的天堂镇位于该区域流域的上部。三股水流由此流入Butte Creek,最后汇入萨克拉门托河。他说:“这确实可能是一种新型的流域污染,这种情况前所未有,我们甚至并不知道我们在找什么以及如何处理它们。”

他希望可以在该区域的三个溪流中安装自动采样器,用于监测冬季风暴季期间存在的潜在污染。金属、阻燃剂和其他多溴化合物, 、多环芳烃和多氯联苯均在Webster的待检测污染物名单中。他对潜在污染物是沉积于小溪中还是被水流冲走尤其感兴趣。

Ajam说,未知使人不安。“我们猜测,我们监测的大部分物质会随着城市大火最终进入水中,但我们猜测的依据是建筑物中包含有非常多的不同化学物质。 我们迫切需要更好地了解野火对水质的影响”。她说。根据他们的发现,水处理设备和渔业可能会受到影响。Webster说,不过,在缺乏特定污染物更多信息的情况下,也很难说。

在发送给C&EN的一份电子邮件中,美国环境保护署的一位发言人强调,野火导致的污染物将不会进入百姓的水龙头中,而且也不太可能进入地下水中。他们表示,溪流、湖泊和其他的地表水源均是最易受到影响的。

Webster 和 DePalma-Dow希望自己的工作对研究者和政府管理人员将有所帮助,在未来处理野火时,他们可以明确寻找的目标和知晓如何避免潜在问题。DePalma-Dow表示,关于需要寻找的目标污染物,在易受野火影响的加利福尼亚州城镇之间已经形成一定程度的信息共享。他们需要保持沟通渠道畅通,Webster说。“这些情况可能还会再次发生”.

由YANYAN为C&EN翻译为中文。原文(英文)点击此处。.

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