制造电池的热潮正在耗尽安第斯山脉的资源

  新研究表明，当前的全球水资源模型大大高估了南美洲锂三角地区可供锂矿开采的淡水量，而南美洲锂三角地区是全球电池供应的重要枢纽。科学家利用定制模型发现，淡水流入量比之前估计的低 10 倍，使当地ECO和土著社区面临高风险。随着锂需求的猛增，行业、政府和社区在可持续水资源管理方面开展合作的紧迫性也随之增加，尤其是新的采矿方法消耗更多的水资源。

  更好地了解干旱地区复杂的水文状况将为环境管理人员提供做出最佳决策所需的信息。图片来自：David Boutt

  对南美洲“锂三角区”（横跨智利、阿根廷和玻利维亚，拥有全球一半以上的锂资源）锂矿开采的最新研究表明，目前用于估算水资源可用性和环境影响的模型存在严重缺陷。

  根据今天（3 月 26 日）发表在《通讯地球与环境》上的一项研究，这些模型将可用淡水估计得高出一个数量级以上。实际上，这些盆地中的水量比以前认为的要少得多。锂是推动清洁能源转型的电池的重要组成部分，未来几十年对锂的需求预测将增长 40 倍，研究结果凸显了当地社区、监督管理的机构和采矿业迫切地需要合作，以确保可持续利用水资源。

  阿塔卡马盐沼边缘的一条废弃道路和盐水过渡池。图片来自：马萨诸塞大学阿默斯特分校

  麻省大学阿默斯特分校地球科学教授、这项研究的资深作者戴维·布特 (David Boutt) 解释说，锂是一种不寻常的元素。它是最轻的金属，但却无法保持固态。

  在锂三角地区，锂通常存在于火山灰层中，锂与水发生反应。随着雨水或融雪渗透到这些层中，锂被带到地下水中，流向山下，最终汇聚在平坦的沙漠盆地中。在那里，锂以浓密、富含锂的盐水形式溶解。由于这种盐水比淡水重，它会沉入地表水袋之下，形成分层的泻湖，这些泻湖是脆弱ECO的家园。

  世界上大部分锂矿都位于极度干旱的盐沼中，比如智利的阿塔卡马盐沼。图片来自：David Boutt

  这些泻湖往往成为独特而脆弱的生态系统和火烈鸟等标志性物种的避难所，对当地社区至关重要，包括长期以来一直称锂三角为家的土著人民。任何使用淡水的行为都有可能扰乱该地区的生态健康和土著生活方式——这就是布特和他的团队发挥作用的地方，他们之前曾发表过关于锂三角地区水的年龄和生命周期的文章。

  “我们研究了锂三角地区的 28 个不同盆地，”作为马萨诸塞大学阿默斯特分校的研究助理完成这项研究的主要作者亚历山大·柯申 (Alexander Kirshen) 说道，“我们想了解淡水有多么稀缺。”

  这不是一件容易的事，因为这些盆地位于安第斯山脉中地势极高、极度干旱且相对偏远的地区。锂三角地区面积超过 16 万平方英里，基本上没有传感器和监测站可以跟踪径流和降水等因素。

  世界上大部分锂矿床以及其他重要元素都位于环境敏感的干旱地区，如干燥的安第斯山脉。图片来自：David Boutt

  “锂三角地区的气候和水文条件很难理解，”布特说，因此科学家和工程师依靠全球水模型来最好地估计锂三角地区的水资源可用性和锂矿开采对环境的影响。两种最常用的全球水资源模型表明，流入锂三角盆地的淡水量约为每年 90 和 230 毫米。“但经过初步评估，”Kirshen 说，“我们怀疑它对我们的目的来说太不准确了。”

  因此，该团队建立了自己的模型，称为锂封闭盆地水可用性模型（LiCBWA），他们发现的结果与传统理解存在很大差异。

  “流入这些系统的淡水量并不多，”布特说。“虽然全球模型估计每年流入量平均为 90 至 230 毫米，但 LiCBWA 估计流入量为 2 至 33 毫米，具体取决于特定流域，其研究中的 28 个流域平均每年只有 11 毫米。传统观点至少高估了一个数量级，我们得知，我们研究中的 28 个流域中，除了一个流域外，其他流域都应被归类为‘极度缺水’，即使不考虑当前（更加不用说未来）对供水的需求。”

  与此同时，锂矿开采工艺也在发生明显的变化。老式的蒸发浓缩法正在被直接锂提取法 (DLE) 取代——三角地区 56% 的 DLE 工厂用水量比老式蒸发法要多。近三分之一的 DLE 工厂 (31%) 用水量是蒸发浓缩法的 10 倍。

  “由于锂矿开采在锂三角地区是现实存在的，”作者总结道，“科学家、当地社区、监督管理的机构和生产商必须合作减少用水量”，并致力于更好地监测降水量、径流和地下水位，以获得更精确的水文状况。

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