科學家故意傾瀉石油入湖泊研究生態保護
故意洩漏石油世所罕見。但最近，在加拿大安大略省的一個湖泊這樣的事情還真在上演。
六月初，瀝青——油砂中提煉出的糖漿似物質，被倒入了安大略國際可持續發展研究院實驗湖區（IISD-ELA）中一個無名湖的圍欄中。原因可能聽起來有些莫名其妙：為了保護未來可能遭受石油洩漏的淡水系統。 在這些裝著天然湖水的巨大的管子似的圓柱中，科學家們正在研究稀釋瀝青對淡水生物（從浮游生物到青蛙和魚類）的物理作用、化學作用、生物作用以及毒性作用。 潛水員在水下放置沙袋以加固北湖實驗湖區的圍欄。 在此之前，這種實驗只在實驗室中做過，但僅僅基於實驗室的研究不能複製真實自然界情景。加拿大這項開創性實驗，讓科學家們有機會弄清楚未來如何有效保護加拿大湖泊的一些問題，比如洩漏的瀝青在淡水生態系統中會引起什麼反應？瀝青去了哪裏？怎麼能最安全、有效地清理乾淨？因為清理稀釋瀝青的方法和傳統原油的方法並不相同。 在傾倒稀釋瀝青之前的幾個星期，許多學生已經在採石場工作了很久。他們鏟沙裝進袋子，然後開著卡車或四輪摩托，沿著樹根纏繞的泥濘道路，把這些沙袋運到湖邊，卸下來之後放在木製碼頭上，然後再搬到船上。這是曼尼托巴大學的學生麥考斯基（ Sonya Michaleski）來這裏的第三個夏天，她笑著說，「不花錢就能健身。」 運沙袋是她工作的一部分。搜集魚的粘液和嘔吐物做分析是她的另一項工作。帕特森（Sam Patterson）是一名研究生，他解釋自己的角色：搜集稀釋瀝青洩漏前後圍欄內的淡水，然後將樹蛙的黑點卵放入經過處理和未經處理的兩類湖水中，觀察瀝青對樹蛙發育會有什麼影響。 生物學家觀察生活在北湖實驗湖區中的小魚。 大量數據採集基本會在湖水上凍之前的夏天和秋天完成。30多個科學家組成的團隊其後續分析結果會首先發表在學術期刊上，但最終會與大眾分享。 國際可持續發展研究院實驗湖區（ IISD-ELA）以其完全在室外淡水湖作實驗聞名。以前的實驗曾用過磷、鎘、汞、合成雌激素等化學物，以及避孕藥裏的有效成分來污染湖水作研究，但從未試過石油。 實驗的暱稱是「北湖」（Boreal），是北方湖泊石油洩漏實驗加上湖泊圍欄的簡稱，但不是用整個湖區作實驗。帕雷斯（Vince Palace）是國際可持續發展研究院實驗湖區（IISD-ELA）的領頭研究員，也是另一個獨立的石油洩漏實驗和淡水石油洩漏整治研究（森林）的項目帶頭人，他解釋道，用圍欄封閉住的部分湖區是一個很小範圍，傾倒的石油只限制在這個小範圍內，而且還採取了另外四種控制措施防止傾倒的石油滲透污染到整個水體。 在未受污染的實驗湖區，研究人員用漁網抽樣調查湖中魚類。 雖然圈著的洩漏實驗區域很小，但相比實驗室內的模擬環境，科學家們能夠更有效地了解瀝青發生了哪些變化，以及如何影響環境。 霍利博恩（Bruce Hollebone）是加拿大環境與氣候變化分析化學家，也是北湖實驗的協調員。他說，在實驗室裏，「有一種很難解決的技術問題，我們稱之為規模問題，即怎麼把小規模的實驗應用到大規模的現實中去。比如，你可以小規模地用模型船測試運河如何工作，但是石油洩漏不行，牽涉到太多變量，範圍一擴大這些變量就會發生改變。」 「北湖的實驗的規模也不是真實的，但已經非常接近…能確實知道在自然環境下發生了什麼。」 科學界主要是研究發生在海洋的石油洩漏。霍利博恩說，即使是研究淡水石油洩漏， 「很少有人研究北方生態系統。」北方生態系統是指典型的加拿大自然荒野，有針葉林，花崗岩，沼澤濕地和湖泊的大自然。 霍利博恩補充道，「加拿大國土一半都是北方生態系統。」 石油洩漏如何影響北方生態系統和其他生態系統在加拿大已成了引發大量爭議的問題。加拿大聯邦政府購買了輸油管，所有的加拿大人都即將成為輸油管的部分擁有者。 各種運載石油的系統，包括輸油管和鐵路已經在穿越加拿大的北方生態系荒野。霍利博恩解釋道，在過去的十年中，已經發生多起石油洩漏到北方森林和濕地中的事件。他說，在處理石油洩漏方面， 「我們的知識還不足夠。」 加拿大阿爾伯塔省的油砂礦開採瀝青已經成為了有爭議的問題。 挑戰之一在於，瀝青粘度較高，即使用輕質油稀釋成可以在管道中運輸的稀釋瀝青，粘度還是很高。奧裏赫（Diane Orihel）來自安大略省京士頓市的皇后大學，是北湖實驗的帶頭人之一。她說，稀釋瀝青洩漏在淡水系統和海洋系統中的反應非常不同。另外，研究員們還想調查稀釋瀝青會在淡水生態系統中漂浮多久，較輕的成分要多久才會蒸發掉，又有多少會沉澱下來，以及需要多少時間進入並累積在食物鏈中。 為了追蹤稀釋瀝青到底去了哪裏，研究員會分成不同的小組，每個小組針對不同類別的生態系統，比如空氣、水、沉積物，周從生物（生長在淹沒於水中的各種基質表面的生物群），以及類似樹蛙和黑頭呆魚的動物。然後他們計算每個環節中含有的多環芳香烴（PAHs）數量。多環芳香烴是一類在有機物質比如石油中發現的芳香族化合物，其中包括致癌物質。 北湖團隊會研究稀釋瀝青洩露前後生物群的變化。有什麼樣的細菌、浮游植物、浮游動物、底棲無脊椎動物和昆蟲？每一物種數量有多少？稀釋瀝青如何影響這些物種的生存、生理功能和繁衍，以及如何為其捕食者提供食物？ 在森林研究中，研究員將瀝青倒入加拿大一個湖中的封閉區。這項實驗和北湖實驗無關。 北湖實驗的首席研究員，來自渥太華大學的布萊（ Jules Blais）研究稀釋瀝青中的多環芳香烴在魚類中累積或清除所需時間。他說，北湖實驗能夠在自然環境中研究六種不同量的稀釋瀝青對生物的影響，這是絶無僅有的。 「以前從未做過這種實驗，從大量到少量，並和沒有瀝青的三個圍欄圈作對比，因此我們能從對比中確定，一旦越過某劑量界限稀釋瀝青就會對生態環境產生影響。」 研究人員對稀釋瀝青的劑量經過精細計算來模仿最近美國和加拿大真實的瀝青和原油管道洩漏事件。至於油水比例，最大的量和2010年7月密歇根卡拉馬祖河的石油洩漏事件相近，該事件是美國歷史上最大的內陸石油洩漏。 北湖實驗的研究員認真觀察洩漏的瀝青沉底之前會在水面飄浮多久。稀釋瀝青，差不多一半是瀝青的混合物，一旦沉底很難清除。 去年國際可持續發展研究院實驗湖區（IISD-ELA）的試驗項目，將瀝青倒入三個裝著湖水和沉積物的地上水缸中。結果發現瀝青漂浮在水面的時間長短久，天氣起著關鍵性的作用。奧裏赫說，剛開始漂浮在水面時， 「油的密度和粘度很快發生了變化，然後開始下沉。」試驗研究的第一周，天氣很好，陽光明媚，但是第七天下了大雨，所有瀝青都沉到水缸底。 但奧裏赫提醒說，初期的觀察還很膚淺，瀝青在湖中巨大的新測試管中究竟會發生何種變化，尚需時間才能揭曉。 請訪問 BBC Future閲讀 英文原文。