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美国五大湖,是如何变脏的? | 地球知识局

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  NO.1689-美国五大湖变脏

  作者:斯文的樊学长

   制图:孙绿 / 校稿:猫斯图 / 编辑:孙绿

  工业革命划时代地提升了人类改造自然的能力,让人类社会第一次出现了稳定的,年均超过1%的经济增长。

  与增长相伴的是生活水平的整体提升,以及社会习俗、文化、政治、社会结构等方方面面的变化。

  当代巴别塔,没有尽头的人造丛林

  (美国-五大湖畔-芝加哥)

  (图片:Rudy Balasko / shutterstock)▼


  然而现代生活是有代价的。西方国家引领了三次工业革命,步入工业文明的时间更久,在毫无环保观念,相关技术不成熟的时代走了太多弯路,虽然如今是最重视环保的地区,依旧没能还清先污后治的旧账,代价最为明显。

  五大湖地区一度是美国制造业的骄傲,而如今则成为环保执行之难,见效之慢的最好例证。

  看着是蓝哇哇的

  但是按美国的标准,就不太干净了

  (图片:NASA)▼


  优越的地理条件

  五大湖地处北美洲中部,它的形成是一个漫长的过程。

  在数十亿年的时间里,地壳运动形成了低地、断层,第四冰期时如今五大湖地区的冰盖厚达千米,地壳不同部分出现不同程度下沉,加速了湖泊的形成。随着冰川退却,冰盖下的泥沙、石块堆积为湖盆。冰川融水出现侵蚀作用并汇集在洼地,加速湖泊的形成,最终年轻的五大湖在几千年前正式形成。

  其实沿着古老的加拿大地盾边缘分布着一众大湖

  五大湖是其中最庞大的一个

  (底图:shutterstock)▼


  五大湖集中了地球上21%的淡水资源,占地面积245660平方千米,与英国相当,是朝鲜国土面积的两倍。

  五大湖最西面的苏必利尔湖是世界上面积最大的淡水湖,通过曲折的圣玛丽斯河与最中央的休伦湖连接。休伦湖与西南角的密歇根湖被视作两座湖泊,实则连在一起,南部通过圣克莱尔河、圣克莱尔湖与最靠南的伊利湖相连。伊利湖东北角通过尼亚加拉河与安大略湖相连,继续向东北通过圣劳伦斯河进入大西洋。

  五大湖及其沿岸主要城市▼


  而巨大的湖泊与狭小的河流导致五大湖的流出量非常小,每年不到总水量的1%。

  这相对封闭的环境造就了较为独特的生态。这里有150多种鱼类,其中作为重要经济鱼种的大西洋鲑鱼(三文鱼),将之视为重要的产卵场地。体长可以超过一米八的北美狗鱼,是五大湖的顶级掠食者,也是美国钓鱼佬心中的最终挑战。

  威斯康星州老铁手握北美狗鱼

  (图片:Kimberly Boyles / Shutterstock)▼


  除了鱼类,五大湖特有的甲壳类、微生物至今都没有被彻底探究穷尽。

  大湖效应还明显影响了沿岸的气候,夏季湖面温度较低,吸收热量为周边地区降温,冬季湖中央的温度相对高通常不会封冻,西风将湿润的气流吹向岸边,与陆地寒冷干燥的空气相遇后形成降雪。

  虽然五大湖本身是个巨大的恒温器

  但这里的纬度仍然很高(对齐中国东北)

  所以到了冬天还是挺冷的

  (三月与八月的五大湖,图片:NASA)▼



  自然条件决定了这里相对适宜人类生存,连湖边的印第安人部落都兴旺发达,在五世纪前后神秘消亡,留下大量精美工艺品的霍普维尔文化。欧洲殖民地逐渐扩展到五大湖时,遇到的则是阿尔冈昆人、福克斯人、休伦人、苏族和扩张中被上述部落视为虎狼的易洛魁联盟。

  易洛魁、阿尔冈昆只是北美“东北林区土著”的一部分

  但很显然,他们的所在离殖民者更近

  虽然也在适应、学习甚至扩张,但最终被彻底吞并▼


  经过殖民战争、土著内斗和疾病传播,五大湖被美国和加拿大占领。19世纪中叶大量移民涌入五大湖地区,他们利用肥沃而广袤的土地发展农业和畜牧业,大湖周边地区利用冬暖夏凉的大湖效应,甚至出现了水果集中种植区,随着人口集聚加速,商业也随之兴起,大湖区交通便利的地方出现了星星点点的城市。

  这并非天山的繁星,而是地上的文明

  (图片:NASA)▼


  工业化的代价

  工业发展需要原材料、廉价的土地、充沛的人力资源、便利的交通,部分工业还需要大量耗水。五大湖区后来成为美国的工商业重镇,并不出人意料。

  即使在工业时代之后

  水力也是一种重要的能源

  毕竟除了能源还能兼顾航运,沿河沿湖很重要

  (19世纪末,依赖尼亚加拉河水力的工厂集群)

  (图片:Everett Collection / shutterstock)▼


  19世纪下半叶,大湖区的农牧产品加工业已经兴起。为了方便农产品的贸易、运输,交通基础设施已经初具规模,且日臻完备。

  连接伊利湖和哈德逊河的伊利运河,让五大湖的农产品可以用极低的运费,以超过马车的速度绕过阿巴拉契亚山脉,到达东部地区的集散中心纽约。

  原本五大湖地区只能通过加拿大(英)入海

  伊利运河将其与纽约相连

  纽约-五大湖作为一个整体地位大大提升▼


  沟通密歇根湖与密西西比河的运河业让五大湖物产得以顺流直下,途经密西西比河两岸,进入墨西哥湾。城市间公路网、铁路网将大湖区和全国其他地方,特别是水运无法到达的广大西部链接了起来。

  这一轮规模宏大的建设也成就了芝加哥的地位

  这里既是五大湖与密西西比河流域的连接点

  同时也是东西铁路的枢纽所在

  (1887年美国铁路网,图片:wikipedia@United States Pacific Railway Commission)▼


  逐渐完备的基建让大湖区成为了美国交通的中心。

  在十九世纪末,二十世纪初,钢铁产量一度是衡量一国国力的最重要指标,快速成长的美国需要消耗大量钢铁,特别是人口集中的东部地区。经过勘探,人们在苏必利尔湖附近发现了占美国八成的铁矿,阿巴拉契亚山北部靠近安大略湖的地方脉蕴藏着大量煤炭资源,五大湖就成为了远距离运输铁矿石到东部的黄金水道,进而成就了钢铁产量占全美一半的铁路枢纽匹兹堡。

  描绘五大湖区铁矿运输线路的地图

  (所需铁矿相对煤矿体积较小、运输成本更小)

  铁矿从五大湖上游(苏必利尔湖)运至下游

  (1902年,美国地质调查局制作)

  (图片:波士顿公共图书馆)▼


  除了钢铁,五大湖周边还蕴藏着大量金矿、银矿、铜矿、锰矿、铀矿、石灰石和盐矿,在第一代托拉斯企业海量投资的加持下,西起威斯康星州,东至纽约州的大湖区迅速成长为美国最重要的工业区。

  如今肉眼可见的铁锈

  一百多年前正是冉冉升起的世界工厂

  (图片:Wade H. Massie/ shutterstock)▼


  五大湖周边对于加拿大的重要性更甚于美国。英法殖民地最早出现在靠近五大湖的东岸,因大湖区气候相对温和适宜居住,是之后数百年历史中英法向殖民加拿大的主流目的地。时至今日,包含大湖北岸的安大略省依旧是加拿大人口最紧密的核心区域。

  比如加拿大第一大城市-多伦多

  就在安大略湖岸,湖对面就是美国

  (图片:R.M. Nunes / shutterstock)▼


  只可惜,在工业化早期,人们的环保观念还未形成。五大湖既是两岸居民赖以生存的水源地,又是工业污水和城市污水的排污池。化肥农药普及后,过度施肥打药的问题一度在美加非常严重,化肥和农药通过降水进入地表径流或地下径流,最终进入大湖。

  人类早期的污染能力确实看不出多大效果

  但工业时代的技术和产能是加速迭代的

  环境容量很快就不够用了

  (19世纪晚期芝加哥,图片:Everett Collection/shutterstock)▼


  大湖水量大,少量污染物会被稀释到安全的水平,并被大湖自净。但是美加的工业化持续了一百余年,大湖占比极低的流出量,又使得日积月累的污染物不易排出。

  1913年到1916年美国曾对近岸水域进行调查,却得出了工业污染物不足以影响用水安全的结论。严重滞后于工业发展的环保意识,让两国错失尽早治理的良机。

  水好水坏鸭先知,可惜鸭子没有话语权

  (图片:Lewis Photo Studio/ shutterstock)▼


  先污后治的无底洞

  上世纪60年代末欧美国家环保意识觉醒,饮食安全问题备受关注,伊利湖与克莱尔湖渔获检测出汞超标,在民众中引起轩然大波,“伊利湖已死”这样夸张的口号流传一时。

  伊利湖如图

  (伊利湖岸边,图片:Michael G McKinne/shutterstock)▼


  在这一标志性的事件之后,美加两国对五大湖污染问题变得重视,相关研究和合作陆续展开,1972年达成了《大湖区水质协议》,日后逐渐进化成为治理大湖污染的四年计划。

  尼克松与特鲁多1972年签署《大湖区水质协议》

  (图片:Richard Nixon Presidential Library and Museum)▼


  持续了两百年的污染问题不会因为一个协议就得到解决。目前湖中发现了30000种在工业中常见的化合物,有500种对人体具有危害性,其中致癌物芳香烃和能引起基因突变的诱变剂浓度显著较高。

  五大湖受污染的程度也各不相同,苏必利尔湖受污染最轻,休伦湖次之,密歇根湖污染较为严重,而历史上工业企业集中,开发时间也最早的伊利湖和安大略湖污染最为严重。

  五大湖沿岸“环境压力”分布大致示意

  伊利湖和安大略湖的环境压力最大

  (参考:《加拿大地理》)▼


  工农业污染带来的磷为微生物提供了养料,水温变暖让微生物变得更活跃,伊利湖西部曾经出现过水体变绿、鱼群因为缺氧大量死亡的情况,水华散发的恶臭也严重影响沿岸居民的生活质量,超过1100万人无法安全饮用湖中的水,不少人日常依靠瓶装水、桶装水。

  藻类疯狂繁殖(伊利湖)

  (图片:Calderson / shutterstock)▼


  塑料瓶为首的塑料垃圾如果没有被妥善处理,就会在自然环境中慢慢碎片化直至成为微粒,最终被流水带入大湖。随着去工业化和环保设备的不断迭代,治理五大湖的工业污染更像还旧帐,但塑料微粒这个世界性的问题,在五大湖会变得日益棘手。

  可怜鸭

  (图片:Aris Harding/shutterstock)▼


  越来越多的政府机构和NGO投身于五大湖的环境保护,环保事业资金变得充裕,却带来了严重的低效问题。

  毕竟五大湖区是一个跨国地区,所有的环境问题,最后都会变成美加之间的外交问题。两者关系不错,可治理环境需要付出的代价、牺牲,却不是一句“兄弟情深”就能解决的。

  再加上两国内部各部门、湖岸各州的推诿扯皮,至今五大湖治理已经有了140个管理和恢复计划,其中大量计划出现重复和冲突。

  另外,在政治正确语境下,需要优先照顾的40余个原住民部落也有很多意见要说,数不清的NGO推动环保的同时也各有诉求。

  加拿大人民的环保热情是很强烈的

  政府还需积极响应

  (图片:arindambanerjee / Shutterstock)▼


  所以目前,美国政府也并没有能力大刀阔斧地进行治理,主要的努力方向集中在加强水质检测,分财年分河段将治理目标细化,拆除小水坝恢复湿地,及时更新渔获安全等级信息,评估污染物的危害性和影响途径,防止亚洲鲤鱼等入侵物种在五大湖扩散,防止周边农场水土流失等方面。

  换言之,美式环保以减少污染危害和预防进一步污染为主,对历史遗留问题也没有太好的解决办法。这当然也比不治理强,目前大湖中渔获的汞含量有所降低,也算治理取得一定效果的例证。

  一个工业化已经结束,环保行业兴起较早的国家,经过半个世纪的治理,依旧问题重重,足以证明的先污后治的巨大代价。

  美国的环境问题显然不是孤例,更多国家环保行业才刚刚起步,甚至处在污染情况不可知的状态。对于全世界而言,环保都是任重道远的问题。

  参考文献:

  1.https://www.canadiangeographic.ca/article/pollution-great-lakes

  2.https://www.ijc.org/en/boundary-waters-treaty-1909

  3.https://www.epa.gov/greatlakes/restoring-great-lakes

  4.https://www.waterlogic.com/en-us/resources-blog/the-great-lakes/

  5.https://www.epa.gov/sites/production/files/2019-10/documents/glri-action-plan-3-201910-30pp.pdf

  *本文内容为作者提供,不代表地球知识局立场

  封面图片来自:Randy Kostichka/ shutterstock

  END

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