近年来，全球工业的快速发展促使北半球多地出现严重的酸雨现象，进而引发湖泊酸化，对湖泊生态系统的稳定性构成了严重威胁。现有的研究主要集中在欧洲和北美地区，而东亚地区由于土壤中碱性离子含量较高，以及大气粉尘的持续输送，普遍具备较强的酸缓冲能力，有效缓解了湖泊的酸化进程。然而，随着全球气候变暖，东亚干旱和半干旱地区的风成活动明显减弱，且未来可能会继续减弱。在此背景下，依赖粉尘输入以维持酸碱平衡的湖泊是否会因此面临酸化风险，目前尚未明确。
针对这一问题，中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化与环境演变全国重点实验室博士研究生罗海，在其导师旺罗副研究员和郝青振研究员的指导下，利用中国东北布特哈天池湖泊沉积物中的硅藻化石，重建了全新世湖泊酸碱度变化的历史。同时结合沉积花粉和粒度分析数据，探讨了湖泊酸碱度变化的可能驱动机制,旨在为预测我国北方湖泊未来的酸碱度变化提供历史参考。
研究结果显示，在温暖湿润的中全新世，布特哈天池曾经历过严重的自然酸化过程。深入分析发现，湖泊酸碱度的变化与区域腐殖质输入以及粉尘沉积的变化密切相关，表现为在腐殖质输入增加、粉尘沉积减少时，湖泊逐步酸化（图1）。这表明，中全新世湖泊的酸化受到酸性和碱性物质输入平衡的直接调控，而这种平衡又与气候变化密切相关。具体而言，气候变暖和季风降水的增加促进了陆地植被的扩张，带来了更多的酸性腐殖质输入；同时，干旱和半干旱地区风成活动的减弱减少了碱性粉尘的输送，共同加剧了湖泊的酸化（图2，图3）。
图1 布特哈天池全新世湖泊酸化记录。在中全新世时期，嗜酸硅藻的大量繁盛揭示了湖泊严重的酸化过程。同时，有机质输入的增多与粉尘输入的减少表明，湖泊酸化可能与区域性腐殖质输入的增加以及粉尘沉积的减少有关。过去约100年间，湖泊重现了轻微的酸化趋势，这可能与工业革命引发的酸雨有关
图2 布特哈天池全新世湖泊酸化记录与气候记录对比。中全新世时期，温暖湿润的气候驱动了中国北方地区的植被显著扩张，进而导致干旱半干旱区风成活动减弱。这一过程使得大气粉尘输送相应减少，导致湖泊酸缓冲能力减弱，最终引发湖泊逐渐酸化的趋势
图3 湖泊酸化示意图。在气候湿润期，植被扩张引起腐殖质输入增加，同时大气粉尘输入减少，共同导致湖泊逐渐酸化；反之在干旱期，植被缩减造成腐殖质输入减少，而粉尘输入增加，进而推动湖泊向碱化趋势转变
该研究为预测中国东北地区湖泊环境的未来发展提供了科学依据。研究团队预测，即使不考虑人为因素引发的酸雨，如果全球变暖持续，并伴随季风降水增加，那些依赖尘埃输入维持酸碱中和的湖泊，可能会因植被扩张引起的碱性粉尘减少和酸性腐殖质增加而面临酸化风险；若工业生产导致的人为酸雨持续增加，其加剧湖泊酸化的可能性将更为严重。
相关成果发表于国际学术期刊QSR（罗海, 旺罗*, 李杰, 张佼杨, 王静康, 何文雨, 张露元, Patrick Rioual, 储国强, 郝青振. Significant lake acidification recorded in northeast China during the warm and humid mid-Holocene[J]. Quaternary Science Reviews, 2025, 367: 109546. DOI: 10.1016/j.quascirev.2025.109546.）。研究得到国家自然科学基金项目（42271087, 41931181）资助。
罗海（博士生）
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