來源：Nature自然科研

　　目前已經(jīng)有一些旨在采集海底珍貴礦石的計(jì)劃在推進(jìn)，但科學(xué)家們認(rèn)為那些公司還沒有進(jìn)行充分的試驗(yàn)來避免對環(huán)境造成毀滅性打擊。

　　1972年，年輕的生態(tài)學(xué)家Hjalmar Thiel來到了太平洋的一片偏遠(yuǎn)海域——克拉里昂-克里帕頓斷裂帶（Clarion-Clipperton Zone， CCZ）。這里擁有世界上最大的尚未開采的稀土金屬礦藏之一。海面往下4000米左右，CCZ的深海底泥中有著數(shù)以萬億計(jì)的多金屬結(jié)核，它們是馬鈴薯大小的沉積物，飽含銅，鎳，錳和其它珍貴的礦物。

　　Thiel感興趣的是這個(gè)區(qū)域幾乎未被研究過的小型底棲生物——生活在礦物結(jié)核之上和礦物結(jié)核之間的微小動物。他的旅伴都是打算開礦的人，迫切想要從富饒的礦藏中撈一把�！拔覀兂沉撕芏嗉堋！彼�說。在另一次旅程中，Thiel探訪了紅海，和他同行的未來采礦者也急著想要從那里富含金屬的底泥中提取值錢的礦物。有一次，他警告他們，如果他們按照計(jì)劃采礦，把廢料污泥潑在海面上，很可能會讓小型浮游生物無法呼吸�！八麄儾铧c(diǎn)把我淹死在海里�！盩hiel回憶起他的旅伴們時(shí)說。

　　在后來的對峙中，當(dāng)時(shí)還在德國漢堡大學(xué)工作的Thiel質(zhì)問工業(yè)界計(jì)劃如何測試海底采礦的環(huán)境影響。人們不耐煩地建議他自己做測試。于是從1989年開始，他真的做了。

　　三十年后，Thiel和一位同事籌建的試驗(yàn)仍然是有史以來關(guān)于商業(yè)性深海采礦潛在影響的最大規(guī)模的試驗(yàn)。這個(gè)簡單的試驗(yàn)被命名為“DISCOL”，主要過程是用一個(gè)八米寬的“犁耙”從太平洋底一塊11平方公里的試驗(yàn)場中心刮過。這個(gè)模擬采礦過程導(dǎo)致一大股沉積物被攪動起來，它們落下來覆蓋了試驗(yàn)場的大部分區(qū)域，讓海底的生物都喘不過氣來。這個(gè)試驗(yàn)表明海底采礦的影響比任何人預(yù)想的都更深遠(yuǎn)，但它實(shí)際上并沒有提取任何礦石，而礦石移除會損害更多海洋生物。

　　已經(jīng)有很多人嘗試過改進(jìn)DISCOL的基礎(chǔ)試驗(yàn)手段，但還沒有成功案例，大部分是因?yàn)榧夹g(shù)上或財(cái)力上的障礙。最近的一個(gè)采礦試驗(yàn)，今年四月打算在CCZ測試一種礦核采集機(jī)器人，由于技術(shù)故障在最后關(guān)頭被取消了。這個(gè)試驗(yàn)由比利時(shí)公司Global Sea Mineral Resources設(shè)計(jì)，本可以幫助科學(xué)家們更好地研究一個(gè)25噸拖拉機(jī)拖過海底進(jìn)行采礦作業(yè)的影響。

　　“這絕對是一個(gè)很大的挫折，因?yàn)橐�開始觀察這些大型重型機(jī)械在海洋環(huán)境中的作用，這幾乎是唯一的機(jī)會�！盞ristina Gjerde說，她是國際自然保?聯(lián)盟（International Union for Conservation of Nature， IUCN）的公海政策顧問。

　　深海采礦的發(fā)展過程充滿了坎坷，自從將近半個(gè)世紀(jì)前狂熱的工業(yè)界人士證明了從海底提取稀有金屬和礦物在技術(shù)上可行以來，一直就是如此。公司和國家經(jīng)常宣稱它們很快就將從深海?取貴重的礦石，但商業(yè)性的活動一直由于種種原因未能開展——尤其是巨額的前期投入，處于歷史低點(diǎn)的深海礦石價(jià)格以及缺位的法律法規(guī)，這些都使投資者有所擔(dān)憂。

　　“技術(shù)是有的，是財(cái)力和法規(guī)監(jiān)管方面的不確定性使這個(gè)行業(yè)止步不前。”Govinder Singh Chopra說，他是新加坡的深海采礦支援船設(shè)計(jì)公司SeaTech的創(chuàng)始人。

　　如今，這個(gè)方興未艾的行業(yè)似乎終于迎來了突破期。電動汽車和風(fēng)能太陽能存儲使電池的需求量日益增長，拉高了許多稀土金屬的價(jià)格，也有力支撐了海底采礦的商業(yè)意義。更重要的是，業(yè)界期待已久的法規(guī)將在2020年以采礦條例的方式定稿，條例中會規(guī)定一個(gè)流程，使工程隊(duì)能夠申請30年的開采執(zhí)照，在像CCZ一樣的國際海域指定的“認(rèn)領(lǐng)區(qū)”開礦。開礦者已經(jīng)在這些認(rèn)領(lǐng)區(qū)進(jìn)行勘探了，但是在法規(guī)實(shí)施之前，任何商業(yè)開采活動都不能啟動。該行業(yè)的投資正在增長。

　　6月，位于加拿大溫哥華的初創(chuàng)公司DeepGreen宣布，他們將籌款1.5億美元，開始勘探太平洋部分海域的礦產(chǎn)寶藏——這是一個(gè)行業(yè)信心增長的標(biāo)志。

　　但是，科學(xué)家和環(huán)保人士擔(dān)憂，法規(guī)的推出會鼓勵工業(yè)界過早開始采礦，而目前還沒有足夠的知識來避免采礦機(jī)造成嚴(yán)重的環(huán)境破壞。現(xiàn)有的少量數(shù)據(jù)表明，深海采礦會對海洋生物產(chǎn)生毀滅性且可能不可逆的影響。

　　自從DISCOL試驗(yàn)結(jié)束后，科學(xué)家們已經(jīng)回訪了試驗(yàn)點(diǎn)四次，最近一次是在2015年。試驗(yàn)點(diǎn)始終沒有恢復(fù)過來。被犁過的區(qū)域看起來和30年前一樣顯眼，像海綿，杏吧瀏覽器軟珊瑚，海葵之類的標(biāo)志性動物仍沒有重現(xiàn)。“破壞程度之大，影響持續(xù)時(shí)間之長，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出我們的想象�！盩hiel說。

　　寂靜之地

　　深�！�—一般指海面200米以下的疆域——是一個(gè)充滿極限的世界。很多地方的海底，溫度在0°C左右徘徊，幾乎沒有光，而壓強(qiáng)可以超過1000巴，相當(dāng)于一對大象站在你的大腳趾上。但這里仍然有生生不息的生命。深海中有多種多樣的生態(tài)系統(tǒng)，而研究人員才剛剛開始了解它們。

　　開礦者們?yōu)榱颂綄�潛在的采礦點(diǎn)，主要關(guān)注三種環(huán)境。像CCZ一樣的深海平原上散布著金屬結(jié)核，它們是百萬年間金屬緩慢地沉積在魚類牙齒，骨頭和其它小型物體周圍而形成的。這是地球上最安靜，最偏遠(yuǎn)的生態(tài)系統(tǒng)之一，細(xì)小的泥沙顆粒?緩落下，一千年才積累大約一厘米。在那低能量值的環(huán)境中，生活著多毛綱蟲類，甲殼類，海綿，海參，海星，蛇尾，海膽以及多種深海魚類，當(dāng)然還有無數(shù)微生物和埋藏在泥沙里的微小生物。

　　另一種礦藏是海底山上金屬含量很高的外殼，它們比海底平原高幾千米。這一層外殼富含高價(jià)的金屬，比如鈷，鉑和鉬。海山上的主要生物有珊瑚，海綿和其它一些濾食動物，以及鮪魚，鯊魚，海豚和海龜。

　　第三種受到關(guān)注的礦藏是大量的硫化物，富含銅，鉛，鋅，金和銀。這些礦石在溫度極高的熱泉周圍形成，沿著海底的火山山脊分布。這些深海熱泉為一些生物提供了生存環(huán)境，比如體型不大，盲眼的基瓦多毛怪（也叫雪人蟹，Kiwa tyleri），它們長著極有特點(diǎn)的金色毛發(fā)，還有鱗腳螺（Chrysomallon squamiferum），它們?nèi)彳浀纳眢w上披著“鐵甲”，是因?yàn)椴傻V威脅而被列入瀕危物種的第一種深海生物。

　　多年來，一般認(rèn)為最早進(jìn)行礦業(yè)開發(fā)的深海?境將是巴布亞新幾內(nèi)亞領(lǐng)海的深海熱泉。來自加拿大多倫多的Nautilus Minerals公司原本在推進(jìn)該項(xiàng)目，但由于財(cái)務(wù)困難和當(dāng)?shù)厝说姆磳Σ坏貌粩R置。這使得CCZ成為了最有可能首當(dāng)其沖的深海礦場。據(jù)估算，這里的礦物結(jié)核所含的鈷，錳和鎳比陸地上已知礦藏的總和還多（見下圖）。CCZ從夏威夷一直延伸到下加利福尼亞半島，寬度和美國本土相當(dāng)。

　　一些公司正在穩(wěn)步推進(jìn)開采CCZ中礦產(chǎn)的計(jì)劃。國際海底管理局（International Seabed Authority， ISA）是聯(lián)合國為了推動和監(jiān)管海底采礦而設(shè)立的組織，包括168個(gè)成員國。在過去十年間，國際海底管理局已經(jīng)向各國政府支持的承包商頒發(fā)了29個(gè)勘探執(zhí)照，允許它們在許多深海區(qū)域?qū)ふ业V物，其中16個(gè)執(zhí)照面向CCZ，覆蓋了CCZ總面積的20%左右。

　　自從1972年Thiel初探這個(gè)海域，科學(xué)家們已經(jīng)對它進(jìn)行了更為細(xì)致的研究。來自夏威夷大學(xué)（火奴魯魯）的深海生物學(xué)家Craig Smith已經(jīng)研究CCZ的生物群落30年了，他采集到了海參，海膽，軟珊瑚，海星，�？�，蠕蟲和許多其它生物。他的團(tuán)隊(duì)采集到的大約90%物種都是科學(xué)界未知或從未描述過的。其中一些稀有物種在其它深海區(qū)域也從未被發(fā)現(xiàn)過。Smith認(rèn)為，即使到現(xiàn)在，科學(xué)家們也只采樣調(diào)查了CCZ 0.01%的面積。

　　在一塊被英國認(rèn)領(lǐng)的5.5萬平方公里的海域，Smith和同事們出乎意料地收集到了1000多種動物，他們估計(jì)這還不到該區(qū)域?qū)嶋H物種數(shù)量的一半。“這還沒有算進(jìn)微生物，它們有十萬多不同的種�！盨mith說�！拔覀冋J(rèn)為CCZ有幾千種特有的物種，”他說，“我已經(jīng)研究這里的生物多樣性有幾十年了，但了解的還很少�！庇行┪锓N的分布范圍可能很小，所以如果它們在本地被消滅，就等于在全球范圍內(nèi)滅絕了。

　　數(shù)據(jù)鴻溝

　　深海采礦會對一些物種造成威脅，不過也喚起了人們對海底生物多樣性的關(guān)注。法律規(guī)定，采礦者必須先評估他們認(rèn)領(lǐng)的區(qū)域內(nèi)有哪些生物。Smith和其他許多深海生物學(xué)家會開展生態(tài)學(xué)調(diào)查來幫助承包商確定一個(gè)參考基線。然后，準(zhǔn)備采礦的人可以進(jìn)行一些測試來弄清楚他們的設(shè)備會對作業(yè)環(huán)境造成什么樣的影響。

　　這些研究的目的是幫助采礦者和國際海底管理局降低礦業(yè)的潛在危害，制定環(huán)境管理計(jì)劃。但很多研究人員表示，這個(gè)體系在現(xiàn)實(shí)中運(yùn)轉(zhuǎn)得并不好，一部分是因?yàn)閷�基線數(shù)據(jù)的要求很低。

　　這些數(shù)據(jù)以往都是保密的，但這個(gè)月（注：2019年7月）將變成公開數(shù)據(jù)�！斑@將是個(gè)水落石出的時(shí)刻，我們將第一次能看到承包商所掌握數(shù)據(jù)的數(shù)量和質(zhì)量。我的猜測是，很多承包商并沒有做到對我們來說稱得上完備的基線評估�！盌aniel Jones說道，他是英國南安普頓的國家海洋中心的深海生態(tài)學(xué)家。

　　研究人員的另一個(gè)擔(dān)憂是，目前并沒有要求在商業(yè)采礦開始之前，測試那些巨型采礦機(jī)的環(huán)境影響。1970年至今，礦物結(jié)核采集方面只進(jìn)行過12次小規(guī)模的試驗(yàn)，大部分都是使用約2.5米寬的機(jī)械來攪動海底。這些試驗(yàn)中，DISCOL被認(rèn)為是最先進(jìn)的，主要因?yàn)槭褂玫睦绺鼘�，覆蓋區(qū)域更大，數(shù)據(jù)的時(shí)間跨度更長�！八�有這些研究都有缺陷，DISCOL也不完美，但我們只能這樣了�！盝ones說。

　　很多科學(xué)家和環(huán)保人士認(rèn)為，問題的根源在于國際海底管理局（ISA）有著雙面職能。1994年聯(lián)合國建立ISA之初，它被指派了兩項(xiàng)任務(wù)：一是保?國際海床不受嚴(yán)重破壞，二是開發(fā)其中的資源，造福人類。（在各國領(lǐng)海，每個(gè)國家可以制定自己在海底采礦方面的法規(guī)，但它們必須至少和ISA明年即將頒布的法規(guī)一樣嚴(yán)格。）ISA“屬于監(jiān)守自盜”，Hannah Lily說。她是倫敦皮尤慈善信托基金會（Pew Charitable Trusts）的海事律師，但她所說的并不代表皮尤的機(jī)構(gòu)觀點(diǎn)。

　　ISA已經(jīng)對一些擔(dān)憂做出了回應(yīng)。例如聲明“ISA極其重要的一項(xiàng)任務(wù)就是保證監(jiān)管下的活動都有適當(dāng)?shù)沫h(huán)境評估和安全保障”。

　　ISA也表示，“所有決議都是168個(gè)成員國的合議，每國一票。”迄今為止，成員們只批準(zhǔn)了勘探類的活動。

　　比利時(shí)承包商Global Sea Mineral Resources對采礦者和ISA的工作推進(jìn)情況表示了支持，并且表明ISA一直在積極設(shè)計(jì)環(huán)境管理方案，包括劃出了九個(gè)格外需要環(huán)境保?的區(qū)域。這樣劃分的意圖在于使這些區(qū)域（占CCZ 30%左右）不受采礦侵?jǐn)_，保?生物多樣性。

　　泥中窒息

　　如果真的要在CCZ采礦，最早也要將近十年之后。Global Sea Mineral Resources的目標(biāo)是到2027年建成第一個(gè)商業(yè)深海礦場。它真正啟動時(shí)，海底會出現(xiàn)類似這樣的場景：像聯(lián)合收割機(jī)一樣大的機(jī)器緩緩爬行，在收集金屬結(jié)核的過程中吸入表層10厘米左右的柔軟泥沙�？茖W(xué)家們表示，由于結(jié)核生長極其緩慢，開采幾乎意味著使它們永久從海底消失。

　　金屬結(jié)核對于CCZ的很多生物來說是不可替代的棲息地。“對附近生活的大部分動物來說，采礦是致命性的。這會消滅大部分大型動物和附著在結(jié)核上的所有生物。我覺得這是非常確定的�！盚enko de Stigter說，他是荷蘭皇家海洋研究所（Royal Netherlands Institute for Sea Research）的海洋系統(tǒng)科學(xué)家，杏吧瀏覽器很多研究人員都認(rèn)同他的這個(gè)評估。

　　但在CCZ采礦的影響不僅僅是會殺死金屬結(jié)核周圍的生態(tài)系統(tǒng)。采礦機(jī)在海底移動時(shí)，會攪動起大片云霧般的泥沙，這些泥沙散布開，可能要到幾萬公里以外才能完全沉降下來。泥沙密布的地方，海底的動物可能會被埋住而窒息。究竟泥沙能散布多遠(yuǎn)還是個(gè)未知數(shù)�！拔覀儎倓傞_始看到泥沙流能走多遠(yuǎn)，至于它們的后果還遠(yuǎn)沒有了解。”de Stigter說。8月，他將在地中海的淺水中測試一種金屬結(jié)核采礦機(jī)的樣機(jī)。

　　科學(xué)家們也在開展實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)模擬來評估被擾動的泥沙的影響。一月份發(fā)表的一個(gè)計(jì)算機(jī)模擬試驗(yàn)（B。 Gillard et al。 Elem。 Sci。 Anth。 7， 5， 2019）顯示，泥沙沉降所需時(shí)間可能達(dá)當(dāng)前估算值的十倍，這意味著它們很可能在水中播散到更遠(yuǎn)的地方。有些研究者認(rèn)為，即使采礦操作只攪起微量泥沙，也可能使遠(yuǎn)處的海底生物窒息。

　　在CCZ，金屬結(jié)核被采礦機(jī)收集之后，就會通過幾公里長的管道輸送到海面上的作業(yè)船，在那里每天將分揀出數(shù)百萬結(jié)核，再把廢棄的泥沙送回海里，又造成一股泥漿。目前，關(guān)于廢棄物在哪里處置還沒有明確的說法，部分原因是將泥沙輸送回海底十分昂貴，技術(shù)上也有難度。有一種提議是將泥漿注射到1000米的深度，但距離海底仍有幾千米�？茖W(xué)家們擔(dān)憂，像Thiel三十年前擔(dān)心過的一樣，這樣做會傷害甚至殺死中層水深的生物。

　　如果沒有更多關(guān)于深海生態(tài)環(huán)境的信息，研究人員很難去定義潛在的風(fēng)險(xiǎn)�！笆裁床潘闶菄�(yán)重的危害？當(dāng)然有一些明確的紅線，但這個(gè)問題還是沒有確定的答案�！盙ordon Paterson說，他是ISA的法律技術(shù)組（Legal and Technical Commission， LTC）的三位生態(tài)學(xué)家之一，這個(gè)技術(shù)組相當(dāng)于一個(gè)科學(xué)顧問團(tuán)。“我們知道全球性物種滅絕算是嚴(yán)重危害，我們也知道抑制碳封存是嚴(yán)重危害�？茖W(xué)家知道采礦會造成CCZ一些物種的區(qū)域性滅絕，但究竟是整個(gè)CCZ中滅絕，還是只在采礦區(qū)？這都很復(fù)雜�！彼�說。

　　如何開拓一個(gè)新行業(yè)

　　雖然數(shù)據(jù)匱乏，ISA仍在盡力明年完成法規(guī)的制定。7月，ISA委員會在牙買加金斯敦召開會議，研討采礦條例草案，涉及采礦業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)的各個(gè)方面——環(huán)境，管理和財(cái)務(wù)等。ISA表示他們在制定條例的過程中聽取了科學(xué)家們的建議�！斑@是我們有史以來為一種工業(yè)生產(chǎn)活動所做的最多的準(zhǔn)備了�！盜SA的秘書長Micheal Lodge說，他認(rèn)為采礦條例只是一個(gè)大致的導(dǎo)則，未來還有繼續(xù)完善深入的空間。

　　很多科學(xué)家也贊同這個(gè)說法。“這比起我們過去對待油氣開采，砍伐森林還有核廢料處置的方式，已經(jīng)好太多了�！钡聡�基爾亥姆霍茲海洋研究中心的生物地球化學(xué)家Matthias Haeckel說。

　　一些研究人員批評ISA只聽取了三位LTC生態(tài)學(xué)家的意見。但美國杜克大學(xué)的深海生物學(xué)家Cindy Van Dover說，ISA也從像她這樣的科學(xué)家那里得到了免費(fèi)的幫助�！霸谀缓筮�有很多科學(xué)知識提供給了ISA�！彼�說。

　　ISA遭遇的另一項(xiàng)指責(zé)是，它的決策過程并不公開透明，ISA法律技術(shù)組的會議都是閉門的，總結(jié)報(bào)告也缺乏細(xì)節(jié)，Gjerde和Jones評論道。很多人尤其不滿的是，在發(fā)放勘探執(zhí)照的過程中沒有更多參考科學(xué)家的意見。例如去年，波蘭獲得了大西洋中脊一萬平方公里的勘探權(quán)。這片區(qū)域緊鄰“失落之城”（Lost City）——一處被聯(lián)合國教科文組織認(rèn)定為世界遺產(chǎn)的獨(dú)特深海熱泉�？茖W(xué)家和環(huán)保人士都很反對這項(xiàng)決定。反對者包括蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的生物學(xué)家Gretchen Früh-Green，她是2000年發(fā)現(xiàn)“失落之城”的團(tuán)隊(duì)的一員。

　　顯然，很多人希望采礦業(yè)在開始商業(yè)開采之前，能找到更好的評判深海采礦的環(huán)境危害的方法。“作為DISCOL的創(chuàng)造者，我認(rèn)為我們需要更好的試驗(yàn)�！盩hiel說。但承包商認(rèn)為開展實(shí)際規(guī)模的采礦試驗(yàn)，成本昂貴，難以承受。

　　ISA認(rèn)為繼續(xù)下一步行動是有好處的�！耙坏╅_始采礦，你就有持續(xù)的監(jiān)測，然后你就可以制定一些標(biāo)準(zhǔn)，而且等你對已有的活動監(jiān)測形成一個(gè)反饋鏈條，你就可以逐步提高標(biāo)準(zhǔn)。”Lodge說。

　　不是所有人都相信這種“走一步看一步”的方法會奏效。“如果這個(gè)行業(yè)發(fā)展到一定程度，有人投資了，他們就會需要一定的保障說他們確實(shí)可以采礦。因此監(jiān)測采礦試驗(yàn)也改變不了太多�！盩hiel說。Jones也贊同，“法規(guī)一旦落地就很難修正了，”他說，“那還需要那么多國家一致通過，而他們并不經(jīng)常?面�！�

　　目前，ISA需要完成的一個(gè)艱巨任務(wù)是使168個(gè)成員國在條例草案上達(dá)成共識，環(huán)保人士和科學(xué)家們希望這個(gè)條例能監(jiān)督工業(yè)界對環(huán)境負(fù)責(zé)。在那之后，礦業(yè)公司要花上幾年的時(shí)間來籌措項(xiàng)目資金，建造和調(diào)試設(shè)備。鑒于這幾重阻礙，科學(xué)家們還有機(jī)會改進(jìn)他們評估海底采礦的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的方式。“你總不能把頭埋進(jìn)沙子里，”Van Dover說，“然后就指望問題自己消失不見�！�

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