发表在《环境科学与技术》杂志上的一项新研究发现，在气候变化的推动下，稀土元素正在进入科罗拉多州的供水系统。
稀土元素是许多计算和其他高科技设备(如手机和硬盘驱动器)的必要组件。但人们越来越认识到，即使浓度很低，它们也可能对环境造成危害。
“这令人担忧，因为它们的浓度没有受到监测，也没有为它们设定水质标准，”研究作者、科罗拉多大学博尔德分校的 INSTAAR 研究员和工程学教授黛安麦克奈特说。
该研究首次研究了稀土元素如何在富含矿物质的流域内移动。它也是第一个调查气候变化如何通过改变溪流和自然风化过程，将更多的稀土元素释放到溪流中的。
自 1990 年代以来，黛安·麦克奈特 (Diane McKnight) 一直带领她的学生调查科罗拉多州蛇河流域的水质。他们的主要重点是测量和观察酸性岩石排水。在此过程中，含有硫化物矿物(如黄铁矿)的岩石在暴露于空气和水中时会氧化。由此产生的化学反应会产生硫酸和溶解的金属(如铁)，这些金属会排入溪流中。酸性更强的水可以进一步溶解铅、镉和锌等重金属，而且事实证明，它也可以携带稀土元素。
“真正控制稀土元素流动性的是 pH 值。酸实际上将它从岩石中浸出，”第一作者 Garrett Rue 说，他在 McKnight 获得湖沼学硕士学位，随后在 CU Boulder 获得博士学位。
酸性岩排水在整个美国西部自然发生，其地质富含黄铁矿。但是，破坏大量岩石和土壤的历史悠久的矿山会极大地加剧这一过程并导致下游水污染。
在蛇河流域内，受酸性矿山排水影响的城镇被迫适应恶劣的水质。一些前矿业繁荣的城镇，如 Silverton，从遥远的水源进口水。其他人则依赖昂贵的水处理厂。蛇河中的所有鱼类都被放养，因为水中的锌含量过高，任何本地鱼类都无法生存。这个问题是美国西部特有的，Rue 说：“西部主要河流的源头有 40% 以上被某种形式的酸性矿山或岩石排水污染。”
蛇河已经成为研究两者的良好天然实验室，因为流域的秘鲁河部分被大量开采，而蛇河上游则没有。但是 Rue 和 McKnight 发现流域的两个部分现在都在向下游贡献大量金属，因为气候变化导致夏季更长，冬季降雪更少。更长、更低的溪流使金属更容易浸入流域，并集中金属，否则会被融雪稀释。
意味着更多重金属进入河流的相同过程也对稀土元素起作用。研究人员在蛇河中发现了稀土元素。“我们记录了每升 1 到数百微克的浓度范围 - 比地表水的典型浓度高几个数量级 - 最高浓度最接近源头和接受废弃矿山工程排水的区域，”Rue 说。
他们还记录了蛇河中稀土元素的增加与夏季气温升高有关，并且稀土元素在生活在溪流中的昆虫体内积累，其浓度与其他有毒金属(如铅和镉)相当。
“我们开始明白，一旦稀土元素进入水中，它们往往会留在那里，”鲁说。“它们也不会被传统的处理过程去除，这对再利用有影响，并导致一些欧洲城市将 REE 指定为饮用水供应的新兴污染物。考虑到蛇河直接流入丹佛的迪里恩水库最大的储存水源，这可能是未来的一个问题。”
研究人员建议，调查和投资从天然水中回收稀土元素的技术可以生产有价值的商品，并有助于解决与酸性岩石和矿山排水相关的问题，这些问题随着气候变化而恶化。
“稀土元素被用来制造很多产品。但大部分供应来自中国。所以我们的政府一直在寻找来源，但与此同时，采矿业在西方水域留下了不可磨灭的印记，” Rue 说。“如果我们能够收获一些已经进入我们环境的材料，那么处理这些水并同时回收这些材料可能是值得的。”
“这个问题越来越严重，我们需要解决它，”麦克奈特补充道。“如果我们能够从整体上解决问题，我们就能拥有宝贵的资源，同时也可以考虑气候适应问题。”
