拟议中的锂矿开采活动对稀有和脆弱物种生物多样性的潜在影响

《Global Ecology and Conservation》：Potential Impacts to Biodiversity of Rare and Vulnerable Species from Proposed Lithium Extraction

锂矿开采对加州和内华达州346种濒危至脆弱物种构成威胁，其中20种为极度濒危物种，7种物种100%分布区位于拟开发矿区。研究强调需平衡减排与生物多样性保护，优先选择低冲突区域进行锂矿开发。

　　锂电池目前广泛应用于移动设备、电动汽车和大型电池储能系统中。随着未来几十年对锂需求的增加，理解锂矿开采对生物多样性可能产生的影响变得尤为重要。为了识别最适合进行锂矿开采的区域，需要权衡生物多样性保护与缓解气候变化的解决方案。本文分析了55个拟议中的锂矿开采项目以及被识别为含锂矿藏的广泛区域对濒危至脆弱物种的影响，这些物种根据NatureServe的全球和州级排名（G1-G3和S1-S3）进行分类。研究发现，加利福尼亚州和内华达州共有538,426公顷的拟议锂矿项目及其相邻影响区域。在这些项目区域内，加利福尼亚州有34种物种被列为全球濒危至脆弱，而内华达州则有19种。被识别为锂矿藏的广泛区域支持了366种加利福尼亚州和193种内华达州的濒危至脆弱物种。在20种最濒危物种中，有85%依赖湿地生存，其中七种物种的已知分布完全位于拟议锂矿项目区域内。如果当前拟议的锂矿项目得以实施，加利福尼亚州和内华达州将有54种全球濒危至脆弱物种受到负面影响。这些结果突显了在推进锂矿开采的同时，平衡生物多样性保护的重要性。为了限制生物多样性损失，需要采取综合性的规划过程，优先选择对生态影响较小的区域进行开发。

气候变化和生物多样性丧失是生态系统完整性和人类健康面临的两大主要威胁。气候变化的影响可能推动物种分布范围的变化，导致局部灭绝，并增加物种灭绝的风险。同时，当前的灭绝率估计是背景水平的1000倍，这主要由栖息地丧失所驱动，并且被气候变化加剧。关键物种的丧失可能会破坏重要的生态系统服务，如授粉、养分循环和碳封存，从而形成一个反馈循环，加剧气候变化和生物多样性丧失。因此，气候变化和生物多样性丧失之间存在紧密联系，保护生物多样性的措施，如恢复栖息地或维持景观连通性，可以通过碳吸收和储存来缓解气候变化。

应对这些相互关联的挑战需要综合性的策略，结合减排、保护、栖息地恢复和可持续土地利用实践，以保护栖息地和物种。然而，如果在开发建筑和基础设施时未能适当规划，气候变化的解决方案可能会以牺牲生物多样性为代价。仅关注缓解气候变化和减少温室气体排放的解决方案可能会忽视这两个问题的整体视角，从而对生物多样性造成负面影响。为了将全球温度控制在通常商定的1.5°C升温目标之下，必须采取措施限制温室气体排放。从化石燃料能源和内燃机向可再生能源和电动汽车（EVs）的过渡将减少碳排放，防止全球平均气温超过关键阈值。然而，这一能源转型将显著增加对矿产资源的开采和提取需求，以满足可再生能源发电（如光伏电池、风力涡轮机、地热能等）、传输和存储设备的材料需求。

锂是生产可充电电池的重要矿物，尤其是适合电动汽车、手机和其他家用设备的轻量锂离子电池。2022年，全球锂产量的80%用于制造电池，预计锂产量需要增加约40倍，以替代全球范围内的内燃机。目前，全球锂生产主要集中在澳大利亚（占全球锂产量的47%）、南美洲（占35%）和中国（占15%）。美国目前在内华达州有一个正在运营的锂提取设施。在美国大陆，锂矿藏的集中区域被广泛识别，但内华达州和加利福尼亚州包含了已知锂储量的大约89%。除了作为美国锂矿藏的重点区域外，内华达州和加利福尼亚州还将在能源转型中发挥更大的作用。内华达州拥有发达的矿业部门，该部门对州的国内生产总值（GDP）做出了重要贡献。加利福尼亚州是美国唯一拥有稀土元素矿的州，州政府最近投资设立了一个蓝带委员会，以评估在萨尔顿海地区进行锂开采的可行性。美国的锂矿藏以多种形式存在，包括卤水、黏土和花岗岩。不同的方法用于从每种来源提取锂，这些方法在潜在的环境影响方面有所不同。

在加利福尼亚州和内华达州，锂矿开采项目主要位于干旱地区，这些地区的年降水量较低。这些沙漠生态系统大多是完整的景观，但局部区域支持相对较高的生物多样性，包括适应极端气候条件的独特物种。这些地区还包含许多孤立的湿地和依赖地下水的生态系统（GDEs），它们在维持关键景观功能方面具有重要作用，是生物多样性热点，支持着罕见或特有物种，这些物种在数千年里被孤立存在。许多沙漠中的GDEs和它们支持的独特物种群落被认为是稀有和濒危的生态系统。

本文研究了加利福尼亚州和内华达州拟议锂矿项目对稀有和脆弱物种的潜在影响。Parker等人（2024）提供了一个关于美国72个拟议锂矿开采项目可能环境影响的广泛分析。我们的分析利用了Parker等人的数据，进一步聚焦于加利福尼亚州和内华达州的可能影响。我们特别关注了在拟议锂矿项目区域内和区域锂矿藏区域（称为“锂重点区域”）中，被列为全球濒危至脆弱的物种的潜在影响。我们使用了矿权边界数据来定义“拟议锂矿项目”，并考虑了与这些项目相关的缓冲区，因为开发中的矿场可能会对缓冲区内的物种产生影响，例如光污染、粉尘污染、进入道路、输电线路和地下水影响等。3.2公里的缓冲区距离已被生态知情的保护管理决策所采用，例如用于保护大角鸮（Centrocercus urophasianus）等对干扰敏感的物种。这是一个保守的缓冲区距离，因为采矿活动已被证明可能对数十公里外的物种产生影响。

在加利福尼亚州和内华达州的锂重点区域，我们发现了366种和193种被列为全球濒危或脆弱的物种。在这些项目区域内，我们记录了34种全球濒危至脆弱的物种，而在内华达州则记录了24种。其中，有20种被列为全球濒危至脆弱的物种，其中七种的记录完全位于拟议锂矿项目区域内。这些物种如果项目得以实施，将面临最大的灭绝或局部灭绝风险。例如，Railroad Valley toad（Railroad Valley蟾蜍）、Tiehm’s buckwheat（Tiehm’s牛筋草）和Lockes pyrg（Lockes瓶螺）等物种都是小型分布的特有物种，突显了这些物种面临的威胁。例如，Railroad Valley toad仅在内华达州中央的Railroad Valley的孤立湿地中发现。Tiehm’s buckwheat是一种多年生植物，生长在内华达州西部Silver Peak Range的不足5公顷的区域内，并于2022年根据美国濒危物种法案被列为联邦濒危物种，主要是由于锂开采带来的威胁。Fish Lake Valley pyrg是一种在Nevada的Fish Lake Valley发现的特有淡水蜗牛，其记录也完全位于一个拟议锂矿项目区域内。然而，Fish Lake Valley pyrg在1990年代初至2020年之间未被观察到，尽管进行了寻找努力。Fish Lake Valley pyrg在2021年被重新发现（E. Miskow，个人通信），这突显了观察、监测和追踪隐秘物种、稀有物种和小型分布特有物种的困难。无论怎样，覆盖Fish Lake Valley pyrg整个分布范围的项目开发将增加其灭绝风险，因为栖息地的干扰和/或采矿相关的地下水抽取可能会导致其剩余栖息地干涸。

一些物种虽然在北美广泛分布，但它们在加利福尼亚州和内华达州的分布受到限制，使得这些物种在这些项目区域内记录了其全部州记录。尽管它们在州级被列为S1物种，即处于极高灭绝风险，但由于它们在其他州也有稀有种群，因此它们面临灭绝的风险较低，而更可能面临局部灭绝的风险。其他在拟议锂矿项目区域内记录的濒危物种，其分布范围或种群数量较小，即使失去一小部分栖息地或种群数量，也可能对其长期生存产生负面影响。因此，这些物种的生存状况会因锂矿开采活动的增加而受到更大压力。

这些濒危物种通常是小型分布的特有物种或物种的异常种群，这是全球灭绝和灭绝风险的常见模式。特有物种和异常种群在生物多样性中扮演着重要角色，它们在特定的局部环境中进化，通常具有适应独特环境条件的专门化特征。特有物种和异常种群的存在可以表明过去的气候变化，并可能为了解气候变化下的物种分布变化提供见解。这些物种还可能在生态系统服务方面具有独特的贡献，相对于普遍存在的物种而言。特有物种的保护对于减少生物多样性损失和生态系统同质化至关重要。在许多定义（包括本文中）中，特有物种通常根据政治边界进行定义，因此不需要跨州政策来加强保护，保护工作可以在州内政策层面进行。由于涉及的州际政府机构较少，特有物种的保护应该更快捷。

在加利福尼亚州和内华达州，共有55个拟议的锂矿项目，这些项目位于降水有限、地表水稀缺的沙漠地区，水资源的短缺和日益加剧的干旱是该地区的主要挑战。许多盆地已经处于过度抽取地下水的状态，这突显了湿地和泉水对区域生物多样性的重要性。例如，在拟议锂矿项目区域内记录的20种最濒危物种中有17种依赖湿地生存。这些物种面临来自地表开发和泉水开发的威胁，因为这些开发活动可能影响到湿地和泉水。理解锂开采对地下水资源的影响对于预测生态系统对水文变化的反应至关重要。鉴于采矿业对水质和可用性的已知影响，这一问题尤为突出。

我们的分析没有包括锂开采对地下水数量和质量变化的潜在影响。为了应对这一问题，我们建议使用Saftner等人（2023）开发的框架和检查清单，该框架可以帮助识别锂矿项目对水文、地表水或地下水潜在影响的不确定性。该框架和检查清单设计用于在项目生命周期中使用所有可用的水文数据（如监测数据、环境文件、项目计划、报告等）。框架中的问题可以帮助用户判断开发者的计划中是否存在“红色警报”，或者是否需要进一步的研究或信息请求。因此，Saftner等人（2023）提供了一种在项目层面考虑水文风险的方法。然而，这些湿地依赖物种对地下水的依赖性，突显了在每个拟议锂矿项目所在的盆地中进行详细水文地质评估的必要性，并制定更全面的水资源管理计划，以考虑水对自然生态系统的意义。

此外，对地下水依赖生态系统的风险因附近锂开采方式的不同而有所不同，例如直接锂提取（DLE）、蒸发浓缩、露天开采等。露天锂矿对其他矿产的开采可能产生类似的影响，并可能消耗大量的地下水。蒸发过程可能会导致卤水中约85-95%的水分蒸发。DLE预计使用封闭循环水系统进行锂提取以减少用水量，但可能需要比蒸发提取方法更多的淡水，并且与锂源的再注入有关的技术问题可能导致稀释。因此，需要更多的数据来了解DLE对湿地和泉水的潜在负面影响，如由于抽水和再注入导致的泉水流量和温度变化。

我们认识到，在用于定位物种记录的数据库（如NDNH、CNDDB和iNaturalist）中存在数据不平等现象。这些不平等主要体现在空间分布上，靠近大城市中心的区域有更多数据，而农村或人口稀少的区域则数据较少，这在内华达州尤为明显。另一个不平等是物种的识别，植物和鸟类等更具吸引力的物种群体被过度代表，而昆虫等更难识别的物种则较少被记录。分类学偏见在保护科学中是众所周知的。此外，我们认识到仅使用存在数据的局限性，即物种在数据中的缺失并不意味着其在景观中的缺失。我们使用了目前可用的最佳数据来预测锂矿开发对生物多样性的影响，并呼吁在锂重点区域增加生物资料的收集，以避免因数据不足而导致的生物多样性损失。许多物种仍然未被发现、研究不足或最近才被描述，这导致了我们对其生态作用、分布、脆弱性和种群趋势的理解存在空白。这些物种信息的匮乏加剧了保护工作的挑战，使我们难以准确了解哪些物种受到影响或消失。在加利福尼亚州和内华达州的锂重点区域，共有138种物种被列为GU或T1-T2，这些物种的分类学不确定性进一步增加了保护的难度。由于这些分类学模糊或未描述的物种不适用政府保护措施，因此政策保护可能不适用于它们。然而，公民科学数据有潜力通过发现新种群、确定分布范围边界（如Kohler等人，2023）以及新物种来迅速改变我们对物种及其分布的理解，例如通过广泛提供图像和位置信息（如Amézquita等人，2013；Jain等人，2022）。

应对全球气候变化对人类和自然至关重要，但气候变化的解决方案必须与生物多样性保护相平衡。高生物多样性维持生态系统功能，通常比退化生态系统更有效地封存碳。稀有物种的灭绝可能表明生态系统功能的减弱，并为生态系统功能不佳提供早期信号。生物多样性损失显著降低了生态系统的韧性和人类及自然依赖的生态系统服务。尽管可再生能源转型是应对气候变化的关键组成部分，但推动这一转型的技术和资源开采活动需要规划，以避免对最敏感物种区域造成影响，并尽量减少对水资源的消耗，尤其是在干旱地区。鉴于美国至少有72个拟议的锂矿项目（Parker等人，2024），并且本研究指出了不同项目对物种影响的差异，我们有证据表明环境冲突因项目而异。高冲突项目应避免，以维持生物多样性。从一开始就采取智能策略，可以在项目许可过程中提供更全面的方法，专注于低冲突项目，以减少环境影响、加快项目许可进程并更快速地应对气候变化。