想象一下潜入密歇根湖沿岸的浅水区。下降时，您可以看到裸露的岩石和沙子。粉红色大小的尾纹鲦鱼游来游去，闪烁着银光。当您到达湖底时，一条原生的黄色斑点蜕壳鲱鱼平躺在肚子上，拍打着它骨感的鳍，就像翅膀一样。“那是在至少20年前了，”威斯康星大学密尔沃基分校的淡水科学家哈维·布茨玛（Harvey Bootsma）说，他研究密歇根湖几十年了。“即使表面上[湖泊]看起来与20或30年前相似，但在水面之下，它已经发生了很大变化，”他说。汞污染已经损害了野生动物的健康，而入侵的贻贝则吞噬了食物链底层的浮游植物，使水体变得清澈。然而，湖泊中可能还存在另一种潜在的危险：水体酸化。汽车、飞机、工厂、农场和发电厂的污染正在提高热量捕获二氧化碳的水平。其中一些二氧化碳会溶解到海洋和湖泊中，使水体变得更加酸性。“根据五大湖的化学成分，它们应该对大气中二氧化碳浓度的增加做出反应，”布茨玛说。科学家们一直专注于海洋酸化，被称为“气候变化的邪恶双胞胎”，却忽视了湖泊和河流的酸化，因此对于碳污染对五大湖意味着什么知之甚少。迫切需要进行研究，以确定它可能如何影响栖息在湖中的生物。但科学家们对酸化的了解不多，这足以引起担忧。
“我们没有证据表明酸化对五大湖造成任何有害影响，但我们知道海洋中的珊瑚礁正在受到损害，”布茨玛说。“有时，五大湖会因此被忽视。”由于海洋方面的数据丰富，而湖泊方面的数据却很缺乏，因此政府倾向于优先资助海洋酸化研究，而不是湖泊酸化研究。
珍妮弗·戴（Jennifer Day）是2010年一项研究五大湖酸化的NOAA计划的区域协调员，她说她的团队在收集相关研究方面遇到了困难。“到目前为止，这并不是一个真正的问题，所以没有人真正关注[湖泊酸化]，”她说。2010年的计划从未实施。NOAA最近开始着手制定一项新的计划来研究五大湖的酸化问题，但布茨玛怀疑该计划并未解决核心研究需求。
“首先需要的是使用更好的仪器和更连续的记录，”他说。“这是我们真正了解影响五大湖pH值的因素，以及pH值是否会长期变化的唯一途径。”几个因素使得研究湖泊酸化变得具有挑战性。
“很难确切地确定湖泊如何响应大气CO2，”布茨玛说，“因为大气CO2的任何影响都受到所有其他正在发生的事情的干扰或掩盖，”例如酸雨、矿山的酸性径流，以及鱼类呼气时进入水中的少量二氧化碳。
有充分的理由怀疑碳污染可能正在导致五大湖酸化。2018年，研究德国四个人工湖的研究人员发现了碳正在酸化淡水的第一个证据。尽管初步研究令人不安，但还需要更多研究来调查其他湖泊是否也易受碳污染的影响。
“我们知道[湖泊]在全球碳循环中发挥着非常重要的作用，”鲁尔大学的生物学家、该研究的首席作者琳达·韦斯（Linda Weiss）说。“可以合理地估计它们容易发生CO2累积。”
除了表明碳污染正在使人工湖泊酸化之外，德国的研究还发现酸化正在损害生活在湖泊中的生物。二氧化碳水平升高使得水蚤（Daphnia），又称水蚤，更难感知和防御捕食者。
“这类研究很重要，”布茨玛说。“它正在解答我们的一些问题。CO2是否正在改变湖泊？它是否有什么影响？还是动物们根本不在乎？”
几项研究表明，过多的二氧化碳可能对淡水鱼类有害。一项2015年的研究将幼年粉红鲑鱼置于人工高二氧化碳含量的水中，发现由此产生的酸化阻碍了它们的生长。一项2013年的研究考察了密歇根湖中的入侵鲤鱼种类对CO2水平升高的反应，这使得水体稍微变得更酸。他们发现鱼类会避开富含二氧化碳的区域，并提出CO2可以用于创建水下屏障，以阻止鲤鱼殖民湖泊的更多区域。
“它不是气幕。它不像触觉屏障，”伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的生态学家、鲤鱼研究的合著者科里·苏斯基（Cory Suski）说。二氧化碳会让鱼感觉“头晕”，就像手术室里给病人使用的麻醉气体一样。苏斯基的研究表明，随着淡水中二氧化碳的积累，鱼类的迁徙模式可能会发生变化。
除了影响鱼类的生长和限制其活动外，酸化还会破坏食物链。一项2004年的研究表明，目前受到密歇根湖入侵贻贝威胁的浮游植物，在富含二氧化碳的水中可能变得更小，这意味着依赖它们的物种的食物就更少了。
这对五大湖来说是一个日益增长的威胁。虽然科学家们尚未找到确凿证据表明碳污染正在导致湖泊酸化，但他们认为这很可能是事实。“有一件事我们知道——这对做这类研究的人来说是常识——那就是大气二氧化碳浓度仍在以相当快的速度持续上升，”布茨玛说。
一项2015年的研究预测，未来几年五大湖的酸化速度将与海洋大致相同，尽管科学家们仍然不确定CO2浓度将如何影响五大湖。“五大湖面临的挑战之一是让人们意识到正在发生的事情，”布茨玛说。“我们经常通过水下视频来实现这一点。我们无法将人们带入湖泊，但我们可以将湖泊带给人们。”
蒂芙尼·陈（Tiffany Chen）是驻伊利诺伊州芝加哥的记者。您可以通过@tiffanyching673 关注她。Nexus Media是一个报道气候、能源、政策、艺术和文化的联合新闻社。
