海洋酸化
作者：WERY
更新時(shí)間：2025-10-28
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海洋酸化是指由于海洋吸收、釋放大氣中過(guò)量二氧化碳(CO2)，使海水正在逐漸變酸。
定義
海洋酸化是指由于海洋吸收、釋放大氣中過(guò)量二氧化碳(CO2)，使海水正在逐漸變酸。工業(yè)革命以來(lái)，pH值下降了0.1。海水酸性的增加，將改變海水化學(xué)的種種平衡，使依賴于化學(xué)環(huán)境穩(wěn)定性的多種海洋生物乃至生態(tài)系統(tǒng)面臨巨大威脅。
原理
人們通常都將海洋比作一塊巨大的海綿，因?yàn)樗鼤?huì)吸收大氣中的大量二氧化碳，吸收量可達(dá)全球人體二氧化碳總排放量的1/4。但一旦“海綿”吸收飽和時(shí)，它就會(huì)對(duì)海洋生物的平衡系統(tǒng)造成輕微的破壞。如果放任局勢(shì)這樣發(fā)展下去，地球上所有生命的未來(lái)最終都將會(huì)面臨著巨大的威脅。
海洋吸收二氧化碳的過(guò)程其實(shí)并不神秘：海水本為微堿性，但如今每年人類排放數(shù)十億噸二氧化碳，其中1/3或1/4會(huì)被海洋吸收，持續(xù)吸收的二氧化碳會(huì)使代表海水中酸性強(qiáng)度的指標(biāo)氫離子增加，隨著氫離子增多，海水的微堿性狀態(tài)減弱，酸度增加，海水中碳酸鹽離子濃度隨之降低，這導(dǎo)致碳酸鈣鈣化速率降低。
酸堿度一般用pH值0—14來(lái)表示，pH0代表酸性最強(qiáng)，pH14代表堿性最強(qiáng)。蒸餾水的pH值為7，代表中性。海水應(yīng)為弱堿性，海洋表層水的pH值約為8.2。目前，過(guò)多地排放已將海水表層pH值降低了0.1。如同里氏震級(jí)一樣，pH值也是對(duì)數(shù)增長(zhǎng)，所以數(shù)字上很小的變化就會(huì)表現(xiàn)出很大的影響。pH值下降0.1表示海水的酸度已經(jīng)提高了30%。如果持續(xù)下去，到2100年海水表層酸度將下降到7.8，到那時(shí)海水酸度將比1800年高150%。
海洋吸收二氧化碳的過(guò)程其實(shí)并不神秘：海水本為微堿性，但如今每年人類排放數(shù)十億噸二氧化碳，其中1/3或1/4會(huì)被海洋吸收，持續(xù)吸收的二氧化碳會(huì)使代表海水中酸性強(qiáng)度的指標(biāo)氫離子增加，隨著氫離子增多，海水的微堿性狀態(tài)減弱，酸度增加，海水中碳酸鹽離子濃度隨之降低，這導(dǎo)致碳酸鈣鈣化速率降低。
酸堿度一般用pH值0—14來(lái)表示，pH0代表酸性最強(qiáng)，pH14代表堿性最強(qiáng)。蒸餾水的pH值為7，代表中性。海水應(yīng)為弱堿性，海洋表層水的pH值約為8.2。目前，過(guò)多地排放已將海水表層pH值降低了0.1。如同里氏震級(jí)一樣，pH值也是對(duì)數(shù)增長(zhǎng)，所以數(shù)字上很小的變化就會(huì)表現(xiàn)出很大的影響。pH值下降0.1表示海水的酸度已經(jīng)提高了30%。如果持續(xù)下去，到2100年海水表層酸度將下降到7.8，到那時(shí)海水酸度將比1800年高150%。
現(xiàn)狀
聯(lián)合國(guó)教科文組織16日發(fā)表公報(bào)說(shuō)，該組織下屬政府間海洋學(xué)委員會(huì)日前與國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)等在摩納哥舉辦海洋酸化研討會(huì)，與會(huì)專家認(rèn)為，由于吸收了過(guò)多的二氧化碳，海洋正在以前所未有的速度酸化，這一現(xiàn)象已經(jīng)威脅到了海洋生態(tài)系統(tǒng)和幾千萬(wàn)人的生計(jì)。研討會(huì)主席、國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)專家詹姆斯·奧爾說(shuō)，海洋已經(jīng)“生病了”，雖然人們還不知道病情嚴(yán)重到了什么程度，但已經(jīng)有越來(lái)越多的證據(jù)表明，海洋的化學(xué)成分正在改變，這種趨勢(shì)將影響到海洋中的生物。
中科院南海海洋研究所海洋地質(zhì)專家張喬民在接受媒體采訪時(shí)表示，工業(yè)時(shí)代以來(lái)，燃燒煤等原料產(chǎn)生了大量二氧化碳，海水正在以不可想象的速度變酸。張教授介紹，相比起工業(yè)革命前，如今，表層海水全球平均酸堿度（pH值）已經(jīng)降低了0.1個(gè)單位。雖然只是0.1，對(duì)海洋生物帶來(lái)的影響卻是很大的。變酸的海水會(huì)侵蝕珊瑚礁，導(dǎo)致一些魚類無(wú)家可歸。
據(jù)美國(guó)《國(guó)家地理》雜志報(bào)道，到目前為止產(chǎn)生的海水酸化基本是不可逆的。雖然理論上說(shuō)可以向海洋中添加化學(xué)制劑以中和多余的CO2的影響，但從實(shí)際操作層面上說(shuō)需要的劑量多到讓人乍舌。舉例來(lái)說(shuō)，要中和一噸CO2，需要用兩噸石灰，目前世界每年排放的CO2超過(guò)300億噸。同時(shí)，像巖石風(fēng)化這樣的自然中和作用在人類文明史中產(chǎn)生的作用基本看不到。即使從現(xiàn)在開始完全停止CO2的排放，要想通過(guò)海洋的化學(xué)反應(yīng)恢復(fù)到工業(yè)革命之前的酸度也需要幾萬(wàn)年。
這個(gè)變化源于人類大量排放二氧化碳等溫室氣體，而二氧化碳溶于海水就會(huì)使海水酸化。聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)曾估計(jì)，到本世紀(jì)末海水的pH值可能會(huì)下降到7.8，還有一些專家認(rèn)為情況可能更加嚴(yán)重。
中科院南海海洋研究所海洋地質(zhì)專家張喬民在接受媒體采訪時(shí)表示，工業(yè)時(shí)代以來(lái)，燃燒煤等原料產(chǎn)生了大量二氧化碳，海水正在以不可想象的速度變酸。張教授介紹，相比起工業(yè)革命前，如今，表層海水全球平均酸堿度（pH值）已經(jīng)降低了0.1個(gè)單位。雖然只是0.1，對(duì)海洋生物帶來(lái)的影響卻是很大的。變酸的海水會(huì)侵蝕珊瑚礁，導(dǎo)致一些魚類無(wú)家可歸。
據(jù)美國(guó)《國(guó)家地理》雜志報(bào)道，到目前為止產(chǎn)生的海水酸化基本是不可逆的。雖然理論上說(shuō)可以向海洋中添加化學(xué)制劑以中和多余的CO2的影響，但從實(shí)際操作層面上說(shuō)需要的劑量多到讓人乍舌。舉例來(lái)說(shuō)，要中和一噸CO2，需要用兩噸石灰，目前世界每年排放的CO2超過(guò)300億噸。同時(shí)，像巖石風(fēng)化這樣的自然中和作用在人類文明史中產(chǎn)生的作用基本看不到。即使從現(xiàn)在開始完全停止CO2的排放，要想通過(guò)海洋的化學(xué)反應(yīng)恢復(fù)到工業(yè)革命之前的酸度也需要幾萬(wàn)年。
這個(gè)變化源于人類大量排放二氧化碳等溫室氣體，而二氧化碳溶于海水就會(huì)使海水酸化。聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)曾估計(jì)，到本世紀(jì)末海水的pH值可能會(huì)下降到7.8，還有一些專家認(rèn)為情況可能更加嚴(yán)重。
后果
海洋酸化已經(jīng)是不可逆轉(zhuǎn)的實(shí)施，而這究竟會(huì)造成怎樣的影響也是人們最關(guān)心的。
根據(jù)歐洲海洋酸化項(xiàng)目科學(xué)家們的估計(jì)，過(guò)量的二氧化碳對(duì)逐漸影響海洋生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和作用，最初會(huì)影響食物鏈，從食物鏈的最底層開始，影響幼魚和甲殼類生物。據(jù)該項(xiàng)目中的科學(xué)家介紹，從化學(xué)層面上看，海洋酸化具有更深的意義：氫離子越多，意味著碳酸根離子越少，而碳酸鹽是珊瑚、貝類和許多微生物外殼的重要組成部分。一旦碳酸根離子水平過(guò)低，這些海洋生物的外殼就會(huì)發(fā)生溶解，甚至根本無(wú)法形成外殼。有證據(jù)表明，對(duì)海洋生態(tài)極為重要的孔蟲類浮游微生物外殼的碳酸鹽含量，最近已下降了1/3。
對(duì)海洋酸化反應(yīng)最迅速的恐怕是處于海洋生物鏈底層的海洋“初級(jí)生產(chǎn)者”——某些進(jìn)行光合作用的單細(xì)胞生物。對(duì)它們而言，命運(yùn)就可能是滅絕。各類生物之間的比例構(gòu)成很重要，靠近食物鏈底層的某些生物數(shù)量發(fā)生細(xì)微變化，就可能對(duì)以其為食的上層生物造成較大影響。
我們所熟悉的珊瑚礁系統(tǒng)就是“最惹人憐愛(ài)”的受害者。根據(jù)澳大利亞昆士蘭大學(xué)研究小組日前公布的最新研究結(jié)果，如果繼續(xù)保持目前的二氧化碳排放增長(zhǎng)率，最多10年，世界上最大的堡礁型珊瑚礁島礁群大堡礁便會(huì)死去。研究者計(jì)算出，在目前的海水變暖速度下，大堡礁珊瑚蟲每年必須向南移動(dòng)15公里才能保持良好生存狀況，但整個(gè)珊瑚礁系統(tǒng)卻不具備此種能力。
德國(guó)基爾（Kiel）大學(xué)海洋科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的海洋生態(tài)學(xué)家伍夫表示，如果二氧化碳依然以目前的速度排放下去，那么40年后，生活在溫暖水域的珊瑚礁將會(huì)因?yàn)楹Ｑ笏峄笈В?0年后，70%的冷水珊瑚礁將會(huì)完全暴露在充滿腐蝕性的海水中。這種變化帶來(lái)的影響是災(zāi)難性的，也早有跡象。2005年起，美國(guó)環(huán)太平洋西北地區(qū)的牡蠣因?yàn)楹Ｑ笏峄婊盥氏陆?，產(chǎn)量受到影響，每年牡蠣養(yǎng)殖業(yè)要損失1.11億美元。
根據(jù)歐洲海洋酸化項(xiàng)目科學(xué)家們的估計(jì)，過(guò)量的二氧化碳對(duì)逐漸影響海洋生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和作用，最初會(huì)影響食物鏈，從食物鏈的最底層開始，影響幼魚和甲殼類生物。據(jù)該項(xiàng)目中的科學(xué)家介紹，從化學(xué)層面上看，海洋酸化具有更深的意義：氫離子越多，意味著碳酸根離子越少，而碳酸鹽是珊瑚、貝類和許多微生物外殼的重要組成部分。一旦碳酸根離子水平過(guò)低，這些海洋生物的外殼就會(huì)發(fā)生溶解，甚至根本無(wú)法形成外殼。有證據(jù)表明，對(duì)海洋生態(tài)極為重要的孔蟲類浮游微生物外殼的碳酸鹽含量，最近已下降了1/3。
對(duì)海洋酸化反應(yīng)最迅速的恐怕是處于海洋生物鏈底層的海洋“初級(jí)生產(chǎn)者”——某些進(jìn)行光合作用的單細(xì)胞生物。對(duì)它們而言，命運(yùn)就可能是滅絕。各類生物之間的比例構(gòu)成很重要，靠近食物鏈底層的某些生物數(shù)量發(fā)生細(xì)微變化，就可能對(duì)以其為食的上層生物造成較大影響。
我們所熟悉的珊瑚礁系統(tǒng)就是“最惹人憐愛(ài)”的受害者。根據(jù)澳大利亞昆士蘭大學(xué)研究小組日前公布的最新研究結(jié)果，如果繼續(xù)保持目前的二氧化碳排放增長(zhǎng)率，最多10年，世界上最大的堡礁型珊瑚礁島礁群大堡礁便會(huì)死去。研究者計(jì)算出，在目前的海水變暖速度下，大堡礁珊瑚蟲每年必須向南移動(dòng)15公里才能保持良好生存狀況，但整個(gè)珊瑚礁系統(tǒng)卻不具備此種能力。
德國(guó)基爾（Kiel）大學(xué)海洋科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的海洋生態(tài)學(xué)家伍夫表示，如果二氧化碳依然以目前的速度排放下去，那么40年后，生活在溫暖水域的珊瑚礁將會(huì)因?yàn)楹Ｑ笏峄笈В?0年后，70%的冷水珊瑚礁將會(huì)完全暴露在充滿腐蝕性的海水中。這種變化帶來(lái)的影響是災(zāi)難性的，也早有跡象。2005年起，美國(guó)環(huán)太平洋西北地區(qū)的牡蠣因?yàn)楹Ｑ笏峄婊盥氏陆?，產(chǎn)量受到影響，每年牡蠣養(yǎng)殖業(yè)要損失1.11億美元。
