里約泳池令人尷尬的綠色恐怕是因為這

單純的鹼度變化很可能不是這池水變綠100%的原因。要知道這一池水一天不曉得會洗下來多少運動員的汗水。中學生理衛生課教我們說汗水裡有少量的尿素，這個尿素和尿里的尿素以及施用在農田裡的作為化肥的尿素沒有任何分別。前面筆者寫過農田裡的化肥會流到海里促進海洋微藻的爆發。如果你把一瓶自來水敞口放窗台上，過不了多少天瓶底下會長出綠油油的綠藻，這是空氣傳播來的藻種。同樣，在泳池裡如果有空氣吹來的綠藻的藻種的話，有這麼充足的肥料滋養實在是不爆發都對不起觀眾。

這兩天奧運會上除了有關興奮劑的中澳和米鵝之間的口水戰外，反覆登上世界媒體頭條的體育新聞恐怕非跳水場館的綠油油的池水莫屬了。11日，組織者聲明這個綠色池水出現的原因是水處理設備里一種化學物質用光了，造成了水體的鹼度降低。不知道管理人員是不是參加彈劾總統的集會去了還是跳桑巴累得睡著了，忘了維護的任務。不過組織者也堅持說這個綠色的池水不會影響運動員的健康。

恰好這個鹼度是筆者工作中幾乎天天都要面對的參數（儘管大多是有關海水），所以值得花點時間寫一寫，不過海水的鹼度比淡水要複雜一些，這次就先揀簡單的說。說到鹼度，可能很多人對它都很陌生。溫度反映涼熱，角度反映寬窄，這個鹼度是個什麼東西？其實，每個人每天都在和鹼度打交道，只不過是不知道而已。

簡單地說，鹼度是水「中和」酸的能力。生活中最常見的能產生鹼度的東西在廚房裡，就是小蘇打，化學名是碳酸氫鈉。小學生最容易做的科學實驗就是把小蘇打溶解在水裡，倒上一些白醋，會發現混合溶液里馬上會有大量的氣泡產生，加上點食品色素還可以做一個「液體火山」。這個就是醋里的乙酸（或者醋酸）和小蘇打產生中和反應，釋放出大量的二氧化碳。

所以對胃酸過多有「燒心」感覺人來講，一個最快的減輕癥狀的辦法就是喝一點小蘇打水，因為胃酸的有效成分是大約0.5-1%的鹽酸，這種酸性環境對消化蛋白質不可或缺（所以對因為胃部腫瘤造成全胃切除的病人來講這種消化功能會幾乎全部喪失，十分可憐）。當然藥店有賣的的各種各樣的鈣片，有一類鈣片的主要成分是碳酸鈣，對燒心也有幫助。和小蘇打一樣，碳酸鈣也可以中和胃酸。

曾經見過廣告吹噓一種鈣片是珊瑚骨骼磨成，其實是炒作概念，因為珊瑚產生的碳酸鈣和其他渠道產生的碳酸鈣沒有任何區別。當然這種中和作用只能是權宜之計，對胃酸持續過多的病人應該去看醫生，而醫生往往會推薦使用一種?－受體抑制劑，常見的藥物比如雷尼替丁、奧美拉唑等等，從減源的角度抑制胃酸分泌。當然飲食方面的注意也是必須的，不過這個離本文的主題就遠了。

回到鹼度上來，之所以說每個人都離不開鹼度，是因為我們每天喝的水裡面都或多或少含有一些鹼度，這個和水流域的礦物組成和岩石的風化程度直接相關。說到鹼度就離不開稍微解釋一下水循環。

有一句古詩說的好「百川到東海，何時復西歸」。古人光看見大江大河自西向東流，自然不懂這源源不斷的河水哪裡來的。而現代人都知道水會從海面上蒸發，水蒸氣會變成雲，雲會飄向內陸，然後變成雨或雪落下來。就在雨水落下來的過程中，雨滴會溶解空氣里的二氧化碳，落到地面上，雨水會在地面上流彙集到江河裡，也會滲入地下加入地下水。

這樣雨水中本來就溶解的二氧化碳，和地下水流過程中底層下面的微生物呼吸作用（也會產生二氧化碳），會和地表和地下的岩石發生緩慢的化學反應，這個反應叫「化學風化」。化學風化的直接作用就是岩石（例如碳酸鹽和硅酸鹽礦物）的緩慢溶解，釋放出鈣、鎂離子和碳酸氫根離子。

這個化學風化在人們日常生活中的最直觀表現就是「水滴石穿」。古人喜歡把這個聯繫到做事情持之以恆就能成功的哲學（類似的還有鐵棒磨針的故事，當然還有酷吏的蠻不講理），豈不知這還是個緩慢的化學反應的過程。

這樣風化作用產生的碳酸氫根和前面說道的小蘇打溶解在水裡產生的碳酸氫根一樣，都可以歸結為一個鹼度的概念，都同樣可以中和酸。不過自然的河水和地下水和小蘇打不一樣的在於天然淡水裡還溶解著鈣鎂離子。而碳酸氫根和鈣鎂離子在天然條件下還能相對穩定共存，如果灌進了燒水壺燒到滾開，碳酸氫根就會和鈣鎂離子重新結合產生白色的沉澱，就是俗稱的「水鹼」。儘管看起來很鬧心，但如果把水鹼沉澱好，大部分情況下這些水還是可以安全飲用的（水污染的當然要初外，比如聞起來有異味或者沉澱物帶別的顏色）。

不同地方的水燒開水產生水鹼的程度是不一樣的，有的地方水鹼多，有的地方水鹼少。對於鹼度有個很用的單位－百萬分（即ppm），就是把鹼度換算成每1000公斤（1000，000克）水裡等同碳酸鈣的克數。例如鹼度為100ppm（即100克CaCO3／升）的水裡的碳酸氫根濃度是2毫摩爾／升，轉換關係是100克CaCO3＝ 1摩爾，由於每一摩爾的碳酸鈣溶解可以釋放出兩摩爾的鹼度，如果假設水的密度為1公斤／升，所以，這個鹼度就變成了2摩爾／1000升，或者2毫摩爾／升（1摩爾＝1000毫摩爾）。

看不懂以上的轉換沒關係，重要的是要知道燒出來的水的水鹼的多少和原來水裡的鹼度直接相關。對於靠河喝水的人來講，不同的河水的鹼度可以差別很大。比如正在開奧運會的巴西有全世界最大的河流－亞馬遜，其河水的鹼度大約在15 ppm。而對中國的母親河之一的黃河，鹼度卻可以在70-280 ppm之間（據十多年前的一個報告），而長江的河水的鹼度也在80-100 ppm之間。

不過需要了解的是這個鹼度的差別和污染沒有任何關係，這隻和河流流域的礦物組成和風化的程度有關。在乾旱地區由於蒸發的濃縮作用有些河流的鹼度都可以達到好幾百甚至至上千個ppm。在米國的密西西比河，近幾十年河水鹼度在逐年升高（大約在90-150 ppm之間），這是因為上游農場在不斷往地里施放生石灰來抑制化肥使用過度造成的土壤酸化，結果有些石灰也被風化了衝進河水。不過很容易做出的推論是，拿亞馬遜的河水和黃河長江的水去燒，很明顯中國的這兩條大河可能會產生很多的水鹼，而亞馬遜的水恐怕只會有很少的一點甚至沒有。

和鹼度相關的是水的硬度，指的是鈣鎂離子轉化為等同碳酸鈣的濃度（大於等於鹼度）。有人擔心水硬度大有害健康，不過世衛組織認為水的硬度對人的健康沒有影響，相反，水裡含有鈣鎂反而會幫人省下不少買「蓋天力」之類營養品的錢，因為人體的吸收和鈣鎂的來源沒有任何關係，反正這些進入人體的離子上貼不上商標。

回到里約的游泳池，那個調節水的鹼度的化學物質其實就是碳酸氫鈉，和廚房裡用的小蘇打併無二致。筆者查了一下，一般游泳池需要大約80-120 ppm的鹼度，並維持7.2-7.6的pH值。不過同時池水裡還需要有200-300ppm的鈣離子。

從化學計量學的角度來講，鈣離子的濃度是遠超鹼度的，如果條件合適，泳池中的鈣足夠消耗掉所有的鹼度（當然是理想狀況下）。而如果不小心加多了鈣會造成池水變渾，其實就是產生了碳酸鈣，造成鹼度降低。所以鹼度的降低很可能是因為維護人員在這二者之間加量的配比出了點問題。

但是單純的鹼度變化很可能不是這池水變綠100%的原因。要知道這一池水一天不曉得會洗下來多少運動員的汗水。中學生理衛生課教我們說汗水裡有少量的尿素，這個尿素和尿里的尿素以及施用在農田裡的作為化肥的尿素沒有任何分別。前面筆者寫過農田裡的化肥會流到海里促進海洋微藻的爆發。如果你把一瓶自來水敞口放窗台上，過不了多少天瓶底下會長出綠油油的綠藻，這是空氣傳播來的藻種。

同樣，在泳池裡如果有空氣吹來的綠藻的藻種的話，有這麼充足的肥料滋養實在是不爆發都對不起觀眾。所以這泳池裡令組織者尷尬的綠色恐怕在很大程度上是因為循環過濾的設備出的問題，這微藻的爆發是以小時記的，類似於細胞分裂的速度。一旦爆發起來不是這麼容易清楚，加氯氣或者一些其他的化學製劑恐怕是必須要做的。

但無論如何，運動員的健康應該是不會受到什麼影響的，不像有些人擔心的那樣。這些綠藻頂多也就是產生一點有機物質和氧，其實如果這池子里養點活物什麼的倒可能是不錯的主意，由於水生食物鏈的存在，給上足夠的時間和運動員的汗水，這奧運會要是開上個幾個月沒準兒食堂里可以多開幾道菜，就從這池子里撈東西做紅燒鯉魚、清蒸大蝦什麼的，這水裡的東西的蛋白追根朔源其實都是運動員最初吃的牛、豬、雞、甚至袋鼠之類的肉消化後排泄過來的。

（來源：科學網）

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