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在费城德雷塞尔大学自然科学院的恐龙骨架和驻足观望的学生团体的后方房间里，一系列文件柜和抽屉里存放着大量你看不到的东西。这是世界第二大的硅藻标本馆（仅次于伦敦自然历史博物馆）。虽然一个或一百个文件柜听起来并不那么性感，但这个收藏可能有助于找出一些极具争议的水质问题。
硅藻，一种以由二氧化硅（本质上是玻璃外壳）制成的坚硬细胞壁为特征的单细胞藻类，几乎存在于地球上的每一个水体中。学院标本馆馆长玛丽娜·波塔波娃说，这些令人惊讶的美丽的小生物数量如此之多，以至于它们的光合作用产生了地球上所有氧气的惊人比例。“你每呼吸五次，其中一次就要归功于它们，”她说。硅藻对它们水中的家园中的物质非常挑剔——从盐度和pH值到特定的营养物质和化学物质水平——这使得它们成为测量水质的有用工具。在宾夕法尼亚州，由于天然气水力压裂开采的繁荣，这成了一个热门问题。
有许多关于泄漏、鱼类死亡以及影响该州河流、溪流和地下蓄水层的其他问题的报道，但标准的天然气开采方法是否会导致有意义的水源扰动仍然是一个悬而未决的问题。被称为水力压裂液的专有化学物质和水的混合物可能会泄漏到供水系统中，甲烷本身也可能如此，尽管业界表示没什么可担心的。美国环境保护署计划在今年发布其期待已久的水力压裂报告，但关于方法和时间的问题一直困扰着这项工作。美国环保署没有将硅藻作为其评估的一部分，尽管一些专家认为这种藻类可以在衡量水力压裂对该地区的影响方面发挥作用。
特定水样中出现的特定硅藻组合可以揭示很多信息。例如，这个硅藻群已知在清洁、未受污染的溪流中茁壮成长，而另一个硅藻群则倾向于生活在氮或磷含量高或各种潜在危险化学物质浓度较高的地方。通过计算各种物种的相对丰度，并将其与费城恐龙上方隐藏的标本馆等参考资料进行比较，可以确定水质。
波塔波娃已开始在宾夕法尼亚州西部和北部进行一些工作，对这些硅藻“组合”进行编目，以寻找干扰的迹象。她说，在该州西部，她观察到的水道已经显示出严重损害的迹象，尽管这几乎肯定是由于早期的采矿活动造成的。在宾夕法尼亚州中北部，波塔波娃观察了一些更加原始的溪流和河流，以应对水力压裂即将到来——信不信由你——州立公园和森林。
然而，与基于硅藻的观察相关的挑战之一是分类学上的挑战，这似乎与标本馆中无尽的样本相吻合。（大约有25万个装有水和硅藻的微小样品瓶，还有另外25万个装有特定物种的载玻片。）生物学家有时并不完全确定什么构成硅藻物种。直到20世纪80年代初，专家们估计大约有10万个物种。但是现在，在研究人员开始看到以前未被注意到的各种特征的差异之后，波塔波娃说她甚至无法提供一个数量级。“它可能介于10万到1000万之间的任何数字！它肯定会增加不确定性，”她补充说。
而且，由于我们对这些物种的编目如此之少，因此在寻找硅藻的少数研究人员往往会不断发现新的物种。波塔波娃本人已经描述了大约30个新物种。问题的另一部分是，自1800年代早期收集标本馆的第一个样本以来，“描述”方法已经发生了变化。一个正在进行的项目——主要是委托给学生——当然，是要检查所有的文件抽屉，并将每个样本（其中一些在150年前的笔记本中被精心地绘制）输入数据库。有时很难确定一个“新”物种是否实际上是那些笔记本中已经存在的物种，或者以前被认为是一个物种的东西是否更准确地描述为两个或三个甚至更多不同的硅藻。
尽管如此，即使没有关于哪些硅藻物种生活在哪里以及在什么条件下生活的完美记录，这些生物也可以至少提供一种备用或补充的水质评估方法，因为水力压裂在宾夕法尼亚州迅速扩张。贾斯敏·萨罗斯是缅因州奥罗诺大学的一位硅藻研究员，她没有专门研究与水力压裂相关的问题，但她同意这种微小的藻类可能非常有用。“硅藻对它们环境的变化非常敏感，”她说。“因此，硅藻物种的变化通常在我们能够检测到一些化学变化之前发生。”例如，她说，在美国西部的山区湖泊中，我们看到空气污染导致硅藻物种发生改变，这种情况发生在我们能够检测到化学变化之前的几年。如果我们仅依赖化学特征而不包括更敏感的生物监测，“我们可能直到更大的影响发生时才能检测到生态系统变化，”她指出，并补充说，包括硅藻和其他藻类在内的食物网底部的生物变异通常对食物链上的较高生物产生严重影响。
波塔波娃同意这一观点，她说与水力压裂相关的化学分析显然很重要，但添加生物元素将更清楚地了解任何水质问题的真实性质。特别是，化学扰动的微小脉冲可能无法在标准测试中显示，但生物方法可能会检测到它们。美国环保署的一位发言人表示，他们尚未讨论在官方水力压裂水质研究中使用硅藻，但持续的工作将涉及文献检索，这可能会让硅藻研究参与进来。
“我们很关心，我们是环保主义者，”波塔波娃说，她指着周围的文件柜和使用它们的研究人员。“我确信（水力压裂）正在产生影响。我们必须关心。”
