印度尼西亚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，含有电池酸。在此摘录中在海边：湖泊，溪流和湿地中的隐藏生活（约翰·霍普金斯大学出版社，2024年），作者大卫·斯特雷尔（David Strayer）研究了我们地球上一些天然湖泊的极端化学反应以及它们的生活。
我知道真的很喜欢水化学的人。他们整天都在思考氧化还原反应，质量平衡，价和溶解度指标和螺旋式指标，当工作日结束时，他们与朋友一起去喝啤酒，谈论氧化还原反应和螺旋式指标。 （以我的经验，水化学爱好者也经常是啤酒鉴赏家，如果您将一杯啤酒视为一种特殊的水性溶液，这是一种奇怪的方式。
这些人当被要求命名他们最喜欢的化学元素时说：“哦，哦，我可以有三个吗？”然后命名五。我猜你不是那些人之一。
因此，我只是要简要地谈论内陆水域的pH有多少变化，而不是详细介绍乏味的元素，而是关于内陆水域的化学含量的巨大变化，假设这足以使我对内陆水域的化学化学多样性进行观点，并转向您喜欢比水化学更好的受试者。
您可能还记得在高中化学中，pH是对物质是酸性还是碱性（或“碱性”）的量度。中性的材料（酸性也不是碱性）的pH值为7，酸性材料的pH值小于7（家醋的pH值约为2.5），碱性材料的pH值大于7（家庭氨的pH值约为11.5）。 pH量表是对数 - 一个单位的pH变化代表酸度的10倍变化（从技术上讲，变化10倍活动氢离子）。因此，在2.5的pH值的醋的氢离子活性比pH 11.5的氨气高约亿倍。
对数尺度使我们能够方便地表达化学上的巨大差异，但很容易忘记pH量表上的小差异可能意味着化学上的很大差异，这可能会带来很大的后果。
例如，当今的海洋的pH值约为8.1，这告诉我们它是基本的。化石燃料燃烧引起的空气中较高浓度的二氧化碳导致海洋的pH值从8.2的前工业化值中下降了0.1个单位，并且模型表明，到2100年，它可能会降至7.8。这些听起来像是很小的变化几乎不值得担心。但是从8.2到8.1的变化表示氢离子的增加为26％，从8.2变为7.8表示增加150％。
这些变化足以给海洋生物带来严重的问题。像蛤lam和珊瑚这样的生物会使碳酸钙从碳酸钙中脱出，发现如果pH降低了十分之一的点，则越来越难以建造和维护壳。海洋科学家现在正在争先恐后地理解并找到预防或管理这些变化的方法，然后我们失去海洋生态系统的重要部分，因为pH下降了0.3或0.4个单位。
跨内陆水域的pH范围远大于在海洋中如此重要的几个点的几个点。这将内陆水生物（和化学过程）暴露于大量的化学条件下。大多数内陆水域的pH值在4到9之间。同样，此范围听起来可能适中，但它代表氢离子活性的100,000倍。甚至在这个广阔的范围之外都存在一些水。
最酸性的天然内陆水域是位于火山陨石坑中的湖泊，例如印度尼西亚的Kawah Ijen。这些湖泊富含硫酸，以至于它们的pH值低至0.1。为了将其放在上下文中，新鲜电池酸的pH值约为0.7。电池酸上的标签（记住大约是该湖水一样强的四分之一）警告说，它会导致严重的皮肤燃烧和眼睛损坏，并建议消费者使用个人防护设备，如果被吞咽，请立即致电毒物控制中心，并将其处置在批准的废物处理工厂中。您可能对猜测没有任何东西都在这个湖泊中感到有信心。
但是，当科学家对Kawah Ijen取样（一项需要特殊装备的事业；正如您可能想象的，许多常规齿轮（如铝制船）将溶解在湖水中）时，他们发现了绿色藻类和三种居住在湖中的古细菌。
显然，没有动物生活在湖中。但是，由于其向下流动时，其出口流中的酸水逐渐被中和，研究人员在出口流到达大约2.5的pH时发现了生活在溪流中的蝇幼虫（如醋，记得吗？）。
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更值得注意的是，这些物种不仅可以在高度酸性的水域中生存，而且其中一些物种甚至更喜欢这些恶劣的条件。居住在火山水域中的古老的人可以忍受pH低于0pH值为0.7。也就是说，电池酸是其理想的pH值，醋和柠檬汁的味道太温和了。 （如果您想知道非天然水的pH值如何，pH值低至-3.6，是的减3.6在加利福尼亚州的一些地下水被采矿废物污染中记录下来。对于科学家来说，即使弄清楚如何测量如此低的pH值是一个主要的技术问题。）
在另一端，碱湖的pH值通常为9.5至11.5。碱性湖通常发生在如此干燥的地区，以至于任何通过蒸发而不是通过出口流进入湖泊的水。这使矿物质溶解在水中，可以建立非常高的浓度。根据周围地质的不同，这种湖泊可能会发展成盐湖（例如犹他州的大盐湖），这些湖泊充满了氯化钠（普通的餐盐）或碱湖泊，其中包含许多碳酸钠（洗苏打水）和其他矿物质，这些矿物质可为湖泊提供如此高的pH和碱性。
最近，当湖水干燥时形成的碱性湖泊和形成的盐湖最近出现在新闻中，因为某些碱性湖泊和公寓是锂的主要来源，锂是为电动汽车制造电池并且具有其他用途所需的。碱性湖也出现在老式的西方人中 - 两天前跑了水的烧烤旅行者遇到了一个沙漠游泳池，小组中的格林霍恩（Greenhorn）将自己扔进了咸淡的水中，将其吞噬了巨大的吞咽。然后，他跌跌撞撞地退缩了，乐队的简洁领袖说：“不好的水”。
同样，您可能会认为如此糟糕的水不会支持生活。与腐蚀性酸性的火山湖一样，微生物以外的其他物种可以忍受碱湖中的恶劣条件，但是这些物种可以富有生产力。实际上，就每年种植的大量生物量而言，碱湖泊可能是最有效的内陆水域之一。
因此，与非常接近8.1的海洋的pH值相反，内陆水域的pH值范围约为0.1至11.5，氢离子活性的范围为2500亿倍。生命存在甚至在这一巨大范围内蓬勃发展。 pH的巨大范围既是进化的挑战，也是生产生态学和生理学的物种的挑战，也适应了它的某些特定部分：用于强酸水域，温和酸水，中性水，中性水，温和的碱性水和强碱性水的不同物种。
摘录是从“大海：湖泊，溪流和湿地中的隐藏生活” 大卫·斯特雷耶（David Strayer）。版权所有2024。在约翰·霍普金斯大学出版社的许可下出版。
