乌尤尼盐湖（Salar de Uyuni）拥有世界上最大的锂储量，但开采可能威胁到当地的生态系统。 杜克大学研究人员的一项研究发现，锂盐蒸发池会显著增加砷含量，给野生动物和地下水带来风险。 他们还分析了防止土地沉降的回注方法，但这些方法可能会破坏锂的提取。
乌尤尼盐湖（Salar de Uyuni）在玻利维亚的高原上绵延250万英亩。 图片来源：Avner Vengosh/杜克大学
世界上已知最大的锂矿藏位于玻利维亚干旱的安第斯高原上广阔的乌尤尼盐湖（Salar de Uyuni），面积达数千平方英里。 在一年中的大部分时间里，这里的地表都布满了像糖果一样洁白的盐晶。 雨季时，积聚的雨水映照着周围的群山和天空。
杜克大学尼古拉斯环境学院尼古拉斯环境质量讲座教授阿夫纳-文戈什（Avner Vengosh）说："对于来自世界各地的游客来说，盐湖是一个神奇的地方，他们来到这里，就是为了欣赏一望无际的白色景观中的色彩和倒影。"
大多数游客没有看到的是，就在他们脚下的高盐度卤水中溶解着大量的锂储备。 这个尚未开发的宝藏被困在地表下几英尺到 160 多英尺的沉积物和盐分中，可能成为可再生能源领域的重要资源。
在过去几年中，身兼尼古拉斯学院地球与气候科学部主席的文戈什和博士生戈登-威廉姆斯一直致力于了解美国和国外锂矿开采对环境健康的潜在影响。
两人于2025年1月在《环境科学与技术通讯》（Environmental Science & Technology Letters）上发表报告，首次对与乌尤尼盐湖锂盐开采有关的废水进行了全面的化学分析。 他们的研究结果可以为今后更可持续地管理采矿作业和保护脆弱的盐湖环境提供参考。
目前，锂盐开采需要一个多步骤的过程，一般是这样的： 盐水从地表下被泵入一系列浅层的地面蒸发池。 随着连续蒸发池中液体的蒸发，不需要的盐分会析出。 然而，锂在每个阶段的盐水中都会变得更加浓缩。 浓缩的锂最终会从蒸发池转移到附近的设施，加工成碳酸锂--可充电电池的材料。
Avner Vengosh 和 Gordon Williams 从乌尤尼盐湖采集锂盐水样本进行化学分析。 图片来源：Avner Vengosh/杜克大学
乌尤尼盐湖的锂开采还处于初步阶段。 然而，研究表明，在其他盐田（如智利的阿塔卡马盐湖）长期开采卤水锂会导致地下水位下降、土地沉降或下沉。 文戈什表示，这种影响可能会影响乌尤尼盐湖锂矿开采的未来。
在研究中，威廉姆斯与文戈什分析了与乌尤尼盐湖试点采矿作业相关的锂盐水和废料的化学成分。 他们特别感兴趣的是确定酸度和微量元素（如砷）的存在，砷是一种有毒金属，会对接触者和野生动物造成一系列健康问题。 矿区的样本包括从地下抽取的天然盐水、八个蒸发池的盐水以及锂加工设施的废水。
在天然盐水样本中，研究小组测得砷含量在百万分之 1 到 9 之间，酸度相对中性。 相比之下，蒸发池盐水的浓度越高，酸性就越强。
各个池塘的砷含量也急剧上升。 例如，最后一个池塘的砷含量接近百万分之 50，比美国环境保护局认为的生态可接受基准高出约 1400 倍。
"这个砷含量非常高，"文戈什说。"我的小组在世界各地--非洲、欧洲、越南、印度--都工作过，我想我们从未测出过如此高的砷含量。"
正如作者所指出的，蒸发池的盐水泄漏或有意排放到周围的盐盘可能会对野生动物造成负面影响：存在生物累积的风险。他指的是化学物质在生物体内长期累积的过程，可能会产生有害后果。 例如，火烈鸟以当地的盐水虾为食，而盐水虾对含量超过百万分之 8 的砷非常敏感。
研究小组还发现，硼（根据接触的性质，硼可能会对健康造成影响）的含量从一个蒸发池增加到另一个蒸发池。 相比之下，锂加工厂排出的废水中的硼和砷含量相对较低，与天然卤水中的含量相似，有时甚至低于天然卤水中的含量。
此外，威廉姆斯与文戈什还研究了用过的卤水（即锂去除后剩下的卤水）或锂加工废水注入锂矿床的潜在影响。 锂矿开采业表示，这些方法可以防止土地沉降。
研究小组发现，这两种注入方法都会产生不良后果。 例如，用过的盐水很可能与天然盐水混合不良，阻碍盐水在地表以下流动，并可能影响抽水。 另一方面，将废水注入矿床可能会稀释锂资源。
作者指出，防止土地沉降的一个潜在解决方案是将废盐水与废水小心混合，以达到与天然盐水的化学平衡。 不过，他们补充说，未来的研究应进一步调查这一策略对环境的影响。
威廉姆斯和文戈什则把注意力转向了乌尤尼盐湖的锂来源："我们正在建立一个地球化学模型，以了解为什么这些盐水中富含锂。"来源是什么？ 造成这种浓度的机制是什么？"
此外，威廉姆斯、文戈什和博士生汉娜-伍德克（Hannah Wudke）正与尼古拉斯学院的另一个团队（由约翰-布莱克本特聘教授艾丽卡-温塔尔领导）合作，了解乌尤尼盐湖的锂盐开采如何影响周边土著社区的健康和福祉。
文戈什说："我们将锂视为能源安全的未来，因此我们正试图从不同角度对其进行分析，以确保可持续发展和供应。"
编译自/ScitechDaily