六月的一个早晨去年夏天，凯瓦尔·沙阿(Keval Shah)穿着海军工作服、橡胶手套和呼吸器口罩，登上了安大略省西北部一个湖上的一艘摩托艇。他和其他九个人都穿着类似的防护装备，准备做一件他们以前从未做过的事情:向湖中泄漏近90*加仑的石油。

在接下来的两个小时里，沙阿和他的同事——一个由环境技术人员、化学家、船司机和摄影师组成的团队——小心翼翼地将粘稠的液体输送到湖中的一系列分割区域。“我们都非常专注，”他说。这次行动是一个正在进行的项目的一部分，旨在模拟石油泄漏进行科学研究。在过去的三个夏天里，科学家们一直在研究故意的泄漏，以更多地了解石油是如何影响北方地区的湖泊的，这些地区的森林景观横跨加拿大北部、俄罗斯和阿拉斯加。

渥太华大学生物学教授、该项目的负责人之一朱尔斯·布莱斯(Jules Blais)说，这个项目是同类项目中的第一个。大多数石油泄漏研究都是在试管内或意外泄漏后进行的。这些条件都有其局限性。实验室实验只能模拟复杂生态系统的简化版本。当灾难发生时，人们关注的是尽快清理油污，而不是收集科学数据。此外，还缺乏事故泄漏地点的基线信息。“这就像到达事故现场一样，”Blais说——你不知道发生了什么，怎么发生的，以及之前发生了什么，这使得比较前后的情况变得更加困难。通过密切监测北方湖泊的人为泄漏，研究人员希望深入了解石油在现实条件下对环境的影响，这可能有助于政策制定者和石油行业在未来开发更好的管理泄漏的方法。

故意污染湖泊似乎是一种不可靠的保护环境的方式。但是,国际可持续发展研究所实验湖区进行这项研究的机构(IISD-ELA)以它而闻名。该地区由58个小水体组成，分布在75平方英里的北方森林地带，50多年来，研究人员一直将这些湖泊作为现实生活中的实验室。他们把各种污染物倒进了他们的水中，包括化肥、汞、硫酸，还有原因，你很快就会看到，雌激素。了解这些毒素如何影响生态系统，通常是整个湖泊，对淡水研究和政策制定具有重要意义。布莱斯说:“这种研究实际上导致了世界各地水质的显著改善。”石油泄漏项目是一长串实验的终点，在一个湖泊中毒后，保护了许多湖泊。

这种矛盾从一开始就存在于IISD-ELA中。当研究设施于1968年开放时(当时简称为“ELA”)，一场污染的冲击正在导致位于美国和加拿大边境的伊利湖(Lake Erie)的藻类大量繁殖，将氧气从水中窒息出来，并导致鱼类死亡。人们对这种被称为富营养化的藻华现象知之甚少:一种由污染物组成的化学汤从农场、城市和工业区排入湖中，研究人员不知道是哪种污染物引发了藻华。

两名科学家，沃利·约翰逊和杰克·瓦伦泰，肩负着解开富营养化问题根源的任务。他们认为整个湖的实验可能会提供答案。于是他们在地图上寻找一个合适的地点。他们需要一个人类影响最小的无人居住的地区:没有度假屋，没有农业，也没有伐木业。

他们选定了一个距离安大略省西部边缘城市基诺拉(Kenora)约两小时车程的地方。“这是加拿大最美丽的荒野，”加拿大自然保护区的母组织IISD的研究科学家理查德·格罗山说。该地区覆盖着成千上万个位于基岩中的原始小湖泊，周围是茂密的云杉和松林。直到今天，只有一条砾石路通往该地区，游客需要获得许可才能使用。

在20世纪60年代末，生态环境研究所进行了第一套测试富营养化的实验。大卫·辛德勒(David Schindler)现在是埃德蒙顿阿尔伯塔大学的生态学教授，他领导的一个科学家小组在226号湖(每个湖都有编号)中间挂了一个塑料帘子。研究人员把碳和氮倒进了湖的两边，但只往其中一边加了磷。很快，被磷污染的一侧就长满了藻类。这一实验的一张航拍照片出名了。这是“湖沼学历史上最有力的图像”，亚利桑那州立大学的生物学家詹姆斯·埃尔瑟说，告诉科学湖沼学是研究内陆水生态系统的学科。这张照片让政策制定者相信磷应该得到控制。20世纪70年代，加拿大和美国政府通过立法，禁止在洗涤剂中添加磷酸盐。

从那时起，研究人员使用ELA进行了各种高影响实验。从1976年到1993年，辛德勒和他的船员们把硫酸倒进223号湖，发现湖里的生物受到的酸性水平低于安全水平。从1999年到2007年，另一个团队在658湖中添加了汞，证明了燃煤发电厂排出的重金属如何在食物网中积累。从2000年到2003年，科学家将合成雌激素排放到260湖。该实验表明，服用避孕药的人的尿液中释放出的这种激素会导致雄性鱼类进化出雌性特征，最终导致种群崩溃。总的来说，这项研究说服了政府调整水质指南，支持了拟议的立法，并让政策制定者开始讨论。

Schindler说，ELA是世界上唯一一个科学家可以操纵整个湖泊并观察其后果的地方，通常需要几十年的时间。它被称为“生态学的超级对撞机”。IISD-ELA的首席研究科学家、石油泄漏项目负责人之一文斯•帕尔斯(Vince Palace)表示，ELA的大型实验对政策产生了不成比例的影响。他说，科学显然适用于现实世界。

将实验室实验和实际的生态系统联系起来，以更好地理解人类活动的影响，是生态环境研究所的主要工作。正在进行的石油泄漏研究正好符合这一传统。去年夏天，一组研究人员在260湖的8个围栏中添加了石油，模拟真实的泄漏——从小事故到2010年的泄漏卡拉马祖河溢出这是美国历史上最大的淡水泄漏事故之一。研究小组研究了石油如何在水中移动并影响生物，包括虫子、鱼和两栖动物。他们还没有公布他们的发现。

今年夏天，科学家们在海岸线上的18个围栏里制造了一组新的泄漏。一旦他们排出了石油，他们就用传统的清理方法清除了大部分石油，比如用吸收垫吸收石油，或者用低压水管喷洒海岸线。然而，宫殿说，在海岸和植物上总会留下一些残留物。研究人员希望找到吸收残留石油的最佳方法。他们将测试各种清洁技术，包括海岸线清洁剂，天然细菌和漂浮处理湿地-无系绳的原生植物岛屿所示的承诺在印度和巴基斯坦的试验中。

令人惊讶的是，像这样的实验以及IISD-ELA进行的其他实验几乎没有引起争议。人们通常不会感到沮丧，实验湖区的研究人员花了很多精力来告知公众他们的工作，Palace说。他们与研究区域附近的各个社区举行信息会议，并在他们的网站和社交媒体上发布更新。他们也不会随意地把化学物质倒进湖里。科学家们必须向监管机构证明，他们的实验不会对人类或下游水域产生任何有毒影响。他们还被要求在10年内让湖泊恢复自然状态。

“像这样的项目最重要的部分之一不是真正的侮辱，”Palace说。“这是复苏。”现在，石油已经泄漏到260湖，科学家们将在未来几年探索生态系统中被污染的部分，寻找方法来挽救被石油污染的水域。

*更正:这个故事最初说的是120加仑，而不是90加仑。