冲刷入海的土壤，为何也成了地球暖化的帮凶？

如果你跟我一样住在城市，是个朝九晚五的标准上班族，每天光是为了柴米油盐酱醋茶与休假太少而伤透脑筋，很少会再去想到围绕在这座岛屿四周的海洋里，因人类的活动而有什么样的冲击。尽管，最近海洋中的悬浮颗粒议题越来越吸引人们的关注，但是大部分人的注意力多半着重在“塑胶微粒的污染上”，而不是每逢豪大雨来袭，冲刷至海水中的土石。

土石冲刷，只要不是打在自己的屋子上，流放到海水之后，等着沉淀不就好了吗？没这么简单，这些冲刷至海水中的土石，除了会造成优养化现象之外，也与温室效应气体的生成有关联。

农业或其他开发活动后，土壤中过量的肥料或人类产生的污水，如果遇到大雨冲刷，大雨就会挟带着土壤中的营养盐进入湖泊或海洋。当富含氮、磷的营养盐进入水里后，原本在水里的藻类与浮游生物则因这些养分，在短时间内大量生长，这就是大家较为熟悉的优养化现象（Eutrophication）。

但是藻类的生活周期短，当藻类沉降死亡后，则会有大量的细菌滋生来分解藻类的碎屑，消耗水中的氧气，使溶氧量降低导致其他生物无法在这环境中生存，尤其是边缘海地区淡水与咸水交界面处，表层与大气接触氧气含量较高的淡水，不易与底下密度较高的海水混和，使底层海水特别容易发生缺氧现象，情况严重时，则会造成一个让人畏惧的现象—死区（Dead zones）。

死区的形成：（1）春天时，温度较高的淡水从密西西比河流入墨西哥海湾，形成了一个屏障，阻隔下方海水进行氧气交换。（2）从肥料和污水中而来的氮、磷营养盐促成了大量藻类生长，等藻类死亡后，尸体会沉降到下方的海水被细菌分解，这个过程会消耗许多氧气。（3）下方海水的氧气浓度越来越低又无法进行氧气交换，死区就此形成。图片出处：Nola.com(image Credit:Dan Swenson)

西元 1950 年代，科学家首次本地中海地区的亚得里亚海域（Adriatic sea）注意到死区的缺氧现象，之后即出现在黑海（Black sea）的西北大陆棚和大西洋北海的卡特加特海峡（Kattegat）。到了 2008 年，死区已经遍布全球超过 400 个区域（图三），影响范围超过 24 万 5 千平方公里。其中最严重的例子就是北美洲的墨西哥湾。西元 2011 年时密西西比河的水患，使得挟带着丰富营养盐的大量淡水汇入墨西哥湾，造成当地海域死区的面积广达 17,534 平方公里，有如半个台湾大，严重威胁墨西哥湾的生态和渔业。

目前已知的死区全球分布图（白色圈圈）；人类开发活动（百分比）则以不同颜色标注于地图上。图片出处：Diaz and Rosenberg, 2008。

海洋死区是指海水的溶氧量低于 2 ml/L 的区域。在死区内，底栖生物开始会有异常行为，像是离开它的洞穴，移动到沉积物与水的交界处（sediment-water interface）。而当水中溶氧量低于 0.5 ml/L 之后，就会导致生物大量死亡。近几年，死区大多发生在大陆棚海域，像是白令海峡、卡特加特海峡、黑海、墨西哥湾和东海，这些地区也都是主要的渔场。因此，死区被视为影响海洋生态系的主要威胁。

实在不确定该用蝴蝶效应（指一件表面上看来毫无关系、非常微小的事情，可能带来巨大的改变），还是要用莫非定律（凡是可能出错的事均会出错）来形容这件事情，也或许上述两个词汇都不足以描绘人类行为与地球环境之间错综复杂的关系。近期的研究发现，死区除了影响地区性的海洋生态，它跟全球的气候变迁也有密切关系。

温室效应气体，就是具有吸收红外线，使得热量保留本地表大气层中的温室效应气体。大气中，这类的气体有许多种，包括水蒸气，二氧化碳（CO2）、臭氧（O3）、甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）等。其中氧化亚氮，它所成造成的温室效应效果，是我们熟知的二氧化碳高出 153 倍以上（以 500 年期间计算）。

N2O 较容易在氧气浓度低的环境中生成，而海洋死区的扩大，也就是增加 N2O 释放至大气的原因之一。

再回到被冲刷到水体里的土壤，它们也是促成 N2O 形成的推手之一。这些土壤被冲刷入水体成水中的悬浮颗粒，其构造也提供了缺氧的微环境。当这些悬浮颗粒进入优养化的水体时，便有可能促进 N2O 的生成。

中研院环境变迁中心的萧淞云博士曾赴混浊且有季节性缺氧的长江口，研究悬浮颗粒与 N2O 的生成的关系。他在研究过程中发现，在该区 N2O 主要生成机制为硝化作用。而负责执行硝化作用的微生物主要存在于大于 3μm 的悬浮颗粒物上。且经由稳定同位素的追踪，发现水中的硝化作用活性也集中在这些颗粒物上。也就是，冲刷至海水的土石颗粒确实会对于海水中 N2O 的生成有贡献。

一直以为，对于过度开发的造成的土石冲刷问题，不仅仅局限于新闻中每逢大雨就看到的土石流灾情，这些冲刷至海水中的过量土壤石砾，继续以另外的方式，默默地影响着气候与海洋。等到我们再次察觉时，或许为时已晚。

（本文由 低碳生活授权转载；首图来源：wikimedia）

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