湖泊■揭开九寨沟蓝色喀斯特湖泊色彩之谜
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成生
神奇的九寨沟是享誉世界的自然旅游景区 。 沟内遍布着众多的岩溶湖泊 ， 清澈的湖水与湖底广泛分布的钙华（碳酸钙）沉积物、藻类等共同构成了一幅绝美的画卷 。 这里的每个海子都神秘深邃 ， 从不同角度望去 ， 湖水或墨绿 ， 或深蓝 ， 或鹅黄 ， 五彩缤纷 ， 美不胜收 。 除了九寨沟 ， 世界上还存在着许多喀斯特湖泊 ， 颜色也以明亮的蓝绿色为主 。 “九寨归来不看水” ， 九寨沟湖泊独特的蓝色究竟是怎么形成的呢？关于这个问题一直缺乏科学合理的解释 。 近日 ， 中国科学院成都生物研究所研究员孙庚团队的硕士生李小辉等通过科学实验 ， 首次揭示了九寨沟举世闻名的蓝色喀斯特湖泊颜色形成机制 ， 相关论文发表于国际学术期刊《水》上 。
九寨沟位于川西北的高寒喀斯特地区 ， 沟内的湖泊大多属于岩溶湖泊 。 高山融雪水与地表水顺着岩石裂缝渗入地下 ， 溶解了大量的钙离子、碳酸氢根离子 。 当这些富含碳酸根的地下水出露地表后 ， 由于外界水温和压力的变化 ， 水体中的碳酸钙不断结晶析出 ， 沉淀在九寨沟 ， 这就是九寨沟钙华的形成过程 。
不同于一般的高原湖泊 ， 九寨沟水体中含有丰富的钙离子、碳酸氢根离子 。 在九寨沟五花海 ， 两种离子的浓度最高可达94.19mg/L、322.46mg/L ， 随着海拔的降低 ， 离子浓度也逐渐减少 。 如此高浓度的钙离子、碳酸氢根离子以及碱性的水体环境使得湖泊中有大量的钙华(碳酸钙)颗粒物存在 。 这些钙华颗粒由于瑞利散射和米氏散射 ， 对可见光中波长较短的蓝绿光具有强烈的选择性反射和散射作用 ， 且各个方向上的散射强度不一样 ， 这就使得从不同角度观察湖面 ， 湖泊会呈现出不同深度的颜色 。 根据已测得的数据 ， 九寨沟五花海水体反射红、绿、蓝光比例大约为9.2%、49.6%、41.2% ， 反射光的这种独特组成使得人眼观察到的湖泊颜色为明亮的蓝绿色 。
除了钙华颗粒对光线的选择性反射、散射作用外 ， 深度、低浊度的水体也是湖泊呈现蓝绿色的重要原因 。 九寨沟喀斯特湖泊水体主要来自大气降水和地下岩溶水补给 ， 本身就含沙量少、洁净度高 。 由于磷酸盐与碳酸钙的共沉淀效应 ， 可以吸附湖水中的悬浮杂质 ， 对水体具有净化作用 。 加上九寨沟风景区湖岸植被丰富 ， 地表径流较少 ， 水体含沙量低 ， 这使得湖泊水体浊度较低而透明度极高 。 当湖泊达到一定深度时 ， 高洁净度的水体选择性吸收了红光等长波长可见光 ， 而主要反射短波长的蓝绿光 ， 此时湖泊越深 ， 人眼观察到的湖泊颜色就越蓝 。 喀斯特湖泊由于岩溶作用 ， 同一个区域内有时湖泊深度差异较大 。 因此 ， 在相同湖泊的不同水域 ， 常常出现不同程度的蓝色 。 正是许多因素的共同作用 ， 才造就了九寨沟喀斯特湖泊独特的蓝色 。
（责任编辑：何一华 HN110）
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