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盐湖也会变色！是谁把盐湖当做调色盘？

中科院物理所 · 公众号 · 物理 · 2024-11-22 14:04

正文

炎炎夏日，持续的高温让人们苦不堪言，狼狈至极。只要一出门，便仿佛进入“红温”状态，汗水如注，不断裹挟着身体中的盐分缓缓流失。盐湖同样迎来了属于它的“红温”时刻：从纯净的蓝色、充满生机的绿色，到明艳的黄色、热烈的红色，此时的盐湖犹如一个神奇的调色盘，呈现出绚丽多彩的迷人景象。

山西运城盐湖

提起盐湖，大多数人的脑海中往往会浮现出“天空之境”“茶卡盐湖”等字眼。在人们的印象中，它通常是蔚蓝的、澄澈的、洁净的，宛如一面镜子，将大地之上的空间复刻在湖面。然而，多彩盐湖在大自然中并非罕见之物。

01 什么是盐湖？

顾名思义，盐湖就是含盐量比较高的湖。人们把含盐量大于35克/升的湖叫做盐湖。盐湖是以蒸发、沉积盐矿物为主的湖泊，并以产出硫酸盐和氯化物盐类矿物为特色。

内蒙古浩通音查干淖尔

（“淖尔”在蒙语中是湖的意思）

盐湖形成有很多原因，最重要的形成条件有三个：封闭或半封闭的地形、成盐物质的补给以及干旱或半干旱的气候。

地质作用形成封闭的环境，四周隆起而中央坳陷，盐湖的胚胎就此形成；湖盆成形之后，水流或轻柔、或汹涌，将岩石中的各类矿物成分以离子的形式携带而出，汇入盆地；干旱的气候赋予湖盆较大的蒸发量，大量的水分蒸发而去，盐类物质随之逐步浓缩、不断富集；经过这样长期的演化发展，形成了盐湖。

咸水湖形成示意图

02 盐湖为什么

会有颜色？

多彩盐湖是大自然的得意之作。晴朗的日子里，茶卡盐湖呈现出浅蓝色或深蓝色；察尔汗盐湖呈现出翠绿色、浅绿色或浅蓝色；运城盐湖五彩斑斓，红色、玫瑰红色、黄色、绿色、蓝色、紫色等交织排列……盐湖可以澄澈透亮、沁人心脾，也可以色彩缤纷、热情似火。为什么盐湖会呈现出不同的色彩？

青海察尔汗盐湖

矿物质

矿物质是盐湖中被大量开发的资源，也是盐湖的“染色剂”。例如，适量的铜离子可能使湖水呈现出浅蓝色；亚铁离子等可能导致湖水呈绿色；铁元素在特定的氧化还原条件下，可能形成三价铁离子的氧化物或氢氧化物，这些物质通常呈现红色；倘若盐湖中含有较高浓度的硫酸盐矿物，如硫酸钠等，湖水便可能呈现黄色……

生物

然而，矿物这种“染色剂”尚且不够霸道，真正决定盐湖色彩的是自在遨游其中的耐盐生物，如嗜盐古菌、藻类等。它们如同火锅底料一般，将生产的色素在盐湖中尽情渲染，把盐湖从“清汤锅”变成了“红汤锅”。其中，杜氏盐藻是最经典的“火锅底料”。

（上）盐藻电镜图片(Rosa V 等，2004)

（下）盐藻剖面图(Michael A B 等，2007)

杜氏盐藻是一种独特的耐盐微藻，是单细胞生物。它有两条等长的鞭毛，能够在水体中自由游动；有一个杯状的叶绿体和淀粉核，可以利用光照、二氧化碳和水合成有机物质，为自身提供能量和营养。它在自然界中广泛分布，耐严寒（-37℃）、忍酷暑（53℃），耐强酸强碱，能够在0~11的pH范围内存活，展现出惊人的生命力！为什么它如此顽强？

杜氏盐藻缺乏坚硬的细胞壁，但有一层独特的粘液外膜，是糖蛋白和神经氨酸组成的天然原生质体。该质体在受到外界压力时更容易变形，帮助杜氏盐藻更好地适应不断变化的环境条件。它还能控制甘油代谢，以实现细胞内外的渗透压平衡。

杜氏盐藻诱导后

β-胡萝卜素积累的光保护机制

A.正常培养条件下的杜氏盐藻

B.强光或高盐条件下

杜氏盐藻β-胡萝卜素积累情况

生活条件良好时，杜氏盐藻主要生产叶绿素，呈现出绿色；而强光和高盐的恶劣条件会对叶绿体造成破坏，一旦叶绿体无法工作，盐藻就会遭遇生命危险——于是它合成红色的类胡萝卜素（主要是β-胡萝卜素）来保护唯一的叶绿体。炽热的夏日，烈日如火般炙烤着大地，温度节节攀升，导致水分大量蒸发，盐分浓度随之增加，杜氏盐藻的生活环境变得极端，大量β-胡萝卜素被生产出来，杜氏盐藻也由绿色转变为了红色。这就是盐湖绚丽多彩的奥秘所在！

山西运城盐湖

光照

除去矿物质、藻类等生物对盐湖色彩的影响，湖水本身展现出迷人的光学特性，其对光的折射、反射和吸收表现出不同的风貌。想要在茶卡盐湖拍出大片的旅客往往会选择晴天出行，此时天空一片蔚蓝，湖面也显得澄澈、湛蓝；如果运气不好遇到阴天，厚重的云彩削弱阳光，湖面就会显得浑浊、灰暗。因此，想要更好地观赏盐湖，密切关注天气预报显得尤为重要。

作者在内蒙古浩通音查干淖尔航拍的照片

03 盐湖之于人类

人类对盐湖的认识与开发历史悠久，可追溯到距今4500~4600年。据考古，中国山西运城解池是世界上最早开发盐湖之一。在商代后期（公元前1395～1122）的殷墟中发现的甲骨文“卤”字的写法为：

实为从解池盐湖引卤至盐池晒盐工艺的形象素描。

盐，不仅是生命存续不可或缺的基石，更是人类文明发展轨迹的忠实见证者。在古代，盐不仅是味蕾上的简单调味，更是经济与政治交锋的焦点，国家是否实行盐铁专营，往往映射出政局的统一与分裂；而百姓餐桌上的盐量，则悄然揭示了时代的经济繁荣与民生福祉。随着科技的车轮滚滚向前，“旧时王谢堂前燕，飞入寻常百姓家”，盐已经在社会中广泛普及。甚至盐的功能已远不止于调味，例如钾盐的食用能有效预防甲状腺肿大等。

在我国，食盐的供应格局已发生深刻变革。当前，井矿盐以87%的占比稳坐供应头把交椅，海盐与湖盐分别以10%和3%的比例紧随其后，共同构成了多元化的食盐来源体系。尤为值得一提的是，井矿盐与湖盐合计占比高达90%，且均远离核污染之忧，为民众提供了安全可靠的食盐保障。

食盐供应市场格局

然而，盐湖的价值远不止于此。在这片神奇的水域中，还蕴藏着锂、钾、镁等丰富的矿产资源，在农业、新能源、化工业制造等领域具有重要的应用价值和广阔的应用前景。现如今，地质学、生物学、化学等多学科联合起来，对盐湖进行研究、大规模开发与深加工，盐湖疗养与旅游综合利用也已提上日程，盐湖的价值将得到更加充分的挖掘与利用，继续在人类文明的长河中熠熠生辉。

青海察尔汗盐湖-旅游业盛行

山西运城盐湖-盐湖与人类密不可分

（图源网络）

参考文献

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来源：石头科普工作室