在玻利维亚地下存在丰富的锂盐水资源。研究人员进行了与开采这一资源相关的废水的首次全面化学分析。 世界上已知的最大的锂矿藏位于一个广阔的盐滩，称为乌尤尼盐沼，延伸数千平方英里，位于玻利维亚高、高干燥的安第斯高原上。大部分时间，盐晶体覆盖着地面，像糖粉一样白。在雨季，积水的雨水倒映着周围的山脉和天空。 “盐沼对来自世界各地的旅行者来说是一个神奇的地方，他们来这里欣赏这种无尽的白色风景中的色彩和倒影，” 杜克大学环境学院尼古拉斯学院的环境质量尼古拉斯主席阿夫纳·温戈什说。 大多数游客看不到的是他们脚下几英寸深的极咸盐水中溶解的大量锂。锂被封存在沉积物和盐中，这些沉积物和盐沉降至地表以下几英尺到超过160英尺的深度，这一尚未开采的资源可能成为可再生能源领域的关键资源。 在过去的几年中，温戈什和他的博士生戈登·威廉姆斯一直致力于了解锂开采对环境健康的潜在影响，无论是在美国还是在国外。 今年1月，他们在《环境科学与技术快报》上报道称，他们首次对与乌尤尼盐沼锂盐水开采相关的废水进行了全面的化学分析。他们的发现可能为管理未来的采矿作业提出更可持续的策略，并保护脆弱的盐沼环境。 锂盐水开采目前涉及一个多步骤的过程，通常是这样的：盐水从地下抽取到一系列浅层的地面蒸发池中。随着液体在连续的池塘中蒸发，不需要的盐沉淀出来。然而，锂在每个阶段的盐水中变得更加浓缩。浓缩的锂最终从蒸发池转移到附近的设施中进行锂碳酸盐的加工——用于可充电电池的材料。 在乌尤尼盐沼的锂开采尚处于初步阶段。然而，研究表明，在其他盐滩（如智利的阿塔卡马盐滩）长期开采锂盐水可能会导致地下水位下降和土地沉降或下沉。据温戈什说，这些影响可能会影响乌尤尼盐沼的锂开采的未来。 在他们的研究中，威廉姆斯和温戈什分析了与乌尤尼盐沼试点采矿作业相关的锂盐水和废物材料的化学成分。他们特别感兴趣的是确定酸度和痕量元素的存在，例如砷，这是一种对暴露人群和野生动物可以造成各种健康问题的有毒金属。矿区样本包括从地下抽取的自然盐水；来自八个蒸发池的盐水；以及来自锂加工设施的废水。 在自然盐水样本中，研究小组测量了砷的水平在1到9百万分之一之间，以及相对中性的酸度。相比之下，随着蒸发池的蒸发，盐水的酸度逐渐增加。 从池塘到池塘，砷的水平也显著增加。例如，最后一个池塘的砷水平接近50百万分之一——约是美国环境保护署认为在生态上可接受的基准的1400倍。 “这个砷的水平非常高，”温戈什说。“我的团队在世界各地工作——在非洲、欧洲、越南、印度——我认为我们从来没有测量到这样的砷水平。” 正如作者所指出，蒸发池中从周围盐沼泄漏或故意排放盐水可能会对野生动物产生负面影响。 “有生物累积的风险，”威廉姆斯说，指的是化学物质在生物体内随时间逐渐积累的过程，可能产生有害的后果。例如，火烈鸟以当地的盐水虾为食，而盐水虾在砷超过8百万分之一的水平时会变得敏感。 团队还发现，硼的水平——这可能会根据接触的性质导致健康影响——在从蒸发池到蒸发池的过程中增加。相比之下，锂加工厂的废水显示出相对较低的硼和砷水平，类似于在自然盐水中发现的水平，有时甚至更低。 此外，威廉姆斯和温戈什调查了将用过的盐水（即，在提取锂后剩余的盐水）或锂加工的废水注入锂矿藏的潜在后果。锂开采行业表示，这些方法可以抵消土地沉降。 该团队发现这两种注入方法都会产生不良后果。例如，用过的盐水可能与自然盐水混合不良，从而阻碍地下盐水流动并可能干扰抽水。另一方面，将废水注入矿藏可能会稀释锂资源。 防止土地沉降的一个潜在解决方案将是将用过的盐水与废水仔细混合，以达到与自然盐水的化学平衡，作者指出。然而，他们补充道，未来的研究应进一步调查该策略的环境影响。 对于他们而言，威廉姆斯和温戈什正在将注意力转向乌尤尼盐沼的锂源。 “我们正在建立一个地球化学模型，以理解为什么锂在这些盐水中浓缩，”威廉姆斯解释道。“源头是什么？导致这种浓度的机制是什么？” 此外，威廉姆斯、温戈什和博士生汉娜·伍德克正在与另一个尼古拉斯学院团队合作——由约翰·O·布莱克本杰出教授埃里卡·温塔尔领导——以了解乌尤尼盐沼的锂盐水开采可能如何影响邻近土著社区的健康和福祉。 “我们将锂视为能源安全的未来，因此我们试图从不同角度分析它，以确保可持续发展和供应，”温戈什说。
