印度尼西亞的一座火山口在海拔7,700英尺（2,350米）上，是地球最大的酸性湖泊的所在地，含有電池酸。在此摘錄中在海邊：湖泊，溪流和濕地中的隱藏生活（約翰·霍普金斯大學出版社，2024年），作者大衛·斯特雷爾（David Strayer）研究了我們地球上一些天然湖泊的極端化學反應以及它們的生活。
我知道真的很喜歡水化學的人。他們整天都在思考氧化還原反應，質量平衡，價和溶解度指標和螺旋式指標，當工作日結束時，他們與朋友一起去喝啤酒，談論氧化還原反應和螺旋式指標。 （以我的經驗，水化學愛好者也經常是啤酒鑑賞家，如果您將一杯啤酒視為一種特殊的水性溶液，這是一種奇怪的方式。
這些人當被要求命名他們最喜歡的化學元素時說：“哦，哦，我可以有三個嗎？”然後命名五。我猜你不是那些人之一。
因此，我只是要簡要地談論內陸水域的pH有多少變化，而不是詳細介紹乏味的元素，而是關於內陸水域的化學含量的巨大變化，假設這足以使我對內陸水域的化學化學多樣性進行觀點，並轉向您喜歡比水化學更好的受試者。
您可能還記得在高中化學中，pH是對物質是酸性還是鹼性（或“鹼性”）的量度。中性的材料（酸性也不是鹼性）的pH值為7，酸性材料的pH值小於7（家醋的pH值約為2.5），鹼性材料的pH值大於7（家庭氨的pH值約為11.5）。 pH量表是對數 - 一個單位的pH變化代表酸度的10倍變化（從技術上講，變化10倍活動氫離子）。因此，在2.5的pH值的醋的氫離子活性比pH 11.5的氨氣高約億倍。
對數尺度使我們能夠方便地表達化學上的巨大差異，但很容易忘記pH量表上的小差異可能意味著化學上的很大差異，這可能會帶來很大的後果。
例如，當今的海洋的pH值約為8.1，這告訴我們它是基本的。化石燃料燃燒引起的空氣中較高濃度的二氧化碳導致海洋的pH值從8.2的前工業化值中下降了0.1個單位，並且模型表明，到2100年，它可能會降至7.8。這些聽起來像是很小的變化幾乎不值得擔心。但是從8.2到8.1的變化表示氫離子的增加為26％，從8.2變為7.8表示增加150％。
這些變化足以給海洋生物帶來嚴重的問題。像蛤lam和珊瑚這樣的生物會使碳酸鈣從碳酸鈣中脫出，發現如果pH降低了十分之一的點，則越來越難以建造和維護殼。海洋科學家現在正在爭先恐後地理解並找到預防或管理這些變化的方法，然後我們失去海洋生態系統的重要部分，因為pH下降了0.3或0.4個單位。
跨內陸水域的pH範圍遠大於在海洋中如此重要的幾個點的幾個點。這將內陸水生物（和化學過程）暴露於大量的化學條件下。大多數內陸水域的pH值在4到9之間。同樣，此範圍聽起來可能適中，但它代表氫離子活性的100,000倍。甚至在這個廣闊的範圍之外都存在一些水。
最酸性的天然內陸水域是位於火山隕石坑中的湖泊，例如印度尼西亞的Kawah Ijen。這些湖泊富含硫酸，以至於它們的pH值低至0.1。為了將其放在上下文中，新鮮電池酸的pH值約為0.7。電池酸上的標籤（記住大約是該湖水一樣強的四分之一）警告說，它會導致嚴重的皮膚燃燒和眼睛損壞，並建議消費者使用個人防護設備，如果被吞嚥，請立即致電毒物控制中心，並將其處置在批准的廢物處理工廠中。您可能對猜測沒有任何東西都在這個湖泊中感到有信心。
但是，當科學家對Kawah Ijen取樣（一項需要特殊裝備的事業；正如您可能想像的，許多常規齒輪（如鋁製船）將溶解在湖水中）時，他們發現了綠色藻類和三種居住在湖中的古細菌。
顯然，沒有動物生活在湖中。但是，由於其向下流動時，其出口流中的酸水逐漸被中和，研究人員在出口流到達大約2.5的pH時發現了生活在溪流中的蠅幼蟲（如醋，記得嗎？）。
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更值得注意的是，這些物種不僅可以在高度酸性的水域中生存，而且其中一些物種甚至更喜歡這些惡劣的條件。居住在火山水域中的古老的人可以忍受pH低於0pH值為0.7。也就是說，電池酸是其理想的pH值，醋和檸檬汁的味道太溫和了。 （如果您想知道非天然水的pH值如何，pH值低至-3.6，是的減3.6在加利福尼亞州的一些地下水被採礦廢物污染中記錄下來。對於科學家來說，即使弄清楚如何測量如此低的pH值是一個主要的技術問題。）
在另一端，鹼湖的pH值通常為9.5至11.5。鹼性湖通常發生在如此乾燥的地區，以至於任何通過蒸發而不是通過出口流進入湖泊的水。這使礦物質溶解在水中，可以建立非常高的濃度。根據周圍的地質學，這種湖泊可能會發展成鹽湖（例如猶他州的大鹽湖），這些湖泊充滿了氯化鈉（普通的奶油）或鹼性湖泊，其中包含許多碳酸鈉（洗蘇打水）和其他礦物質，這些礦物質可為湖泊提供如此高的pH和鹼性。
最近，當湖水乾燥時形成的鹼性湖泊和形成的鹽湖最近出現在新聞中，因為某些鹼性湖泊和公寓是鋰的主要來源，鋰是為電動汽車製造電池並且具有其他用途所需的。鹼性湖也出現在老式的西方人中 - 兩天前跑了水的燒烤旅行者遇到了一個沙漠游泳池，小組中的格林霍恩（Greenhorn）將自己扔進了鹹淡的水中，將其吞噬了大量。然後，他跌跌撞撞地退縮了，樂隊的簡潔領袖說：“不好的水”。
同樣，您可能會認為如此糟糕的水不會支持生活。與腐蝕性酸性的火山湖一樣，微生物以外的其他物種可以忍受鹼湖中的惡劣條件，但是這些物種可以富有生產力。實際上，就每年種植的大量生物量而言，鹼湖泊可能是最有效的內陸水域之一。
因此，與非常接近8.1的海洋的pH值相反，內陸水域的pH值範圍約為0.1至11.5，氫離子活性的範圍為2500億倍。生命存在甚至在這一巨大範圍內蓬勃發展。 pH的巨大範圍既是進化的挑戰，也是生產生態學和生理學的物種的挑戰，也適應了它的某些特定部分：用於強酸水域，溫和酸水，中性水，中性水，溫和的鹼性水和強鹼性水的不同物種。
摘錄是從“大海：湖泊，溪流和濕地中的隱藏生活” 大衛·斯特雷耶（David Strayer）。版權所有2024。在約翰·霍普金斯大學出版社的許可下出版。
