英國研究人員發(fā)現(xiàn)，空氣中二氧化碳含量增加將使得海水酸性變強，照此發(fā)展下去，海洋中的小丑魚在本世紀末很可能失聰。
■新聞緣起
聯(lián)合國教科文組織最近發(fā)表公報說，該組織下屬政府間海洋學委員會日前與國際原子能機構(gòu)等在摩納哥舉辦海洋酸化研討會。與會專家認為，由于吸收了過多的二氧化碳，海洋正在以前所未有的速度酸化。近20%的珊瑚礁幾近死亡，太平洋中的牡蠣減產(chǎn)，精靈剔透的小丑魚“失聰”……這些慘劇都與海洋酸化有關(guān)，此外，海洋酸化已經(jīng)威脅到了海洋生態(tài)系統(tǒng)和幾千萬人的生計。
什么是海洋酸化？海洋是怎樣吸收二氧化碳的？這種能力的下降會帶來怎樣的影響？我們還能做哪些努力？我國在控制海洋酸化方面進展如何？
————原理————
吸收二氧化碳，海洋好像一塊巨大的海綿
人們通常都將海洋比作一塊巨大的海綿，因為它會吸收大氣中的大量二氧化碳，吸收量可達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，它就會對海洋生物的平衡系統(tǒng)造成輕微的破壞。如果放任局勢這樣發(fā)展下去，地球上所有生命的未來最終都將會面臨著巨大的威脅。
海洋吸收二氧化碳的過程其實并不神秘：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會被海洋吸收，持續(xù)吸收的二氧化碳會使代表海水中酸性強度的指標氫離子增加，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，這導致碳酸鈣鈣化速率降低。
酸堿度一般用pH值0—14來表示，pH0代表酸性最強，pH14代表堿性最強。蒸餾水的pH值為7，代表中性。海水應為弱堿性，海洋表層水的pH值約為8.2。目前，過多地排放已將海水表層pH值降低了0.1。如同里氏震級一樣，pH值也是對數(shù)增長，所以數(shù)字上很小的變化就會表現(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，到那時海水酸度將比1800年高150%。
————現(xiàn)狀————
海洋正以不可想象的速度變酸
聯(lián)合國教科文組織16日發(fā)表公報說，該組織下屬政府間海洋學委員會日前與國際原子能機構(gòu)等在摩納哥舉辦海洋酸化研討會，與會專家認為，由于吸收了過多的二氧化碳，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)和幾千萬人的生計。研討會主席、國際原子能機構(gòu)專家詹姆斯·奧爾說，海洋已經(jīng)“生病了”，雖然人們還不知道病情嚴重到了什么程度，但已經(jīng)有越來越多的證據(jù)表明，海洋的化學成分正在改變，這種趨勢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表示，工業(yè)時代以來，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個單位。雖然只是0.1，對海洋生物帶來的影響卻是很大的。變酸的海水會侵蝕珊瑚礁，導致一些魚類無家可歸。
據(jù)美國《國家地理》雜志報道，到目前為止產(chǎn)生的海水酸化基本是不可逆的。雖然理論上說可以向海洋中添加化學制劑以中和多余的CO2的影響，但從實際操作層面上說需要的劑量多到讓人乍舌。舉例來說，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300億噸。同時，像巖石風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，要想通過海洋的化學反應恢復到工業(yè)革命之前的酸度也需要幾萬年。
這個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使海水酸化。聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會曾估計，到本世紀末海水的pH值可能會下降到7.8，還有一些專家認為情況可能更加嚴重。
————惡果————
珊瑚礁消失，海洋生態(tài)系統(tǒng)受重創(chuàng)
海洋酸化已經(jīng)是不可逆轉(zhuǎn)的實施，而這究竟會造成怎樣的影響也是人們最關(guān)心的。
根據(jù)歐洲海洋酸化項目科學家們的估計，過量的二氧化碳對逐漸影響海洋生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和作用，最初會影響食物鏈，從食物鏈的最底層開始，影響幼魚和甲殼類生物。據(jù)該項目中的科學家介紹，從化學層面上看，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低，這些海洋生物的外殼就會發(fā)生溶解，甚至根本無法形成外殼。有證據(jù)表明，對海洋生態(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。
對海洋酸化反應最迅速的恐怕是處于海洋生物鏈底層的海洋“初級生產(chǎn)者”——某些進行光合作用的單細胞生物。對它們而言，命運就可能是滅絕。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)生細微變化，就可能對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”的受害者。根據(jù)澳大利亞昆士蘭大學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死去。研究者計算出，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15公里才能保持良好生存狀況，但整個珊瑚礁系統(tǒng)卻不具備此種能力。
德國基爾（Kiel）大學海洋科學實驗室的海洋生態(tài)學家伍夫表示，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因為海洋酸化大批消失，90年后，70%的冷水珊瑚礁將會完全暴露在充滿腐蝕性的海水中。這種變化帶來的影響是災難性的，也早有跡象。2005年起，美國環(huán)太平洋西北地區(qū)的牡蠣因為海洋酸化，存活率下降，產(chǎn)量受到影響，每年牡蠣養(yǎng)殖業(yè)要損失1.11億美元。
————應對————
除了減排，我們還能做什么？
“減少二氧化碳的排放量是唯一解決這個問題的有效方法”。研究海洋酸化問題的專家都發(fā)表過這樣的言論。然而，這并不是那么容易完成的，于是，有些科學家開始了相關(guān)實驗，力圖讓海洋發(fā)電站“困住”二氧化碳。
在美國，有部分發(fā)電廠在生產(chǎn)能源過程中捕捉二氧化碳，通過高壓將其液化，再用管道輸送到幾里外的地質(zhì)儲存點?？墒?，許多地區(qū)都不適合將二氧化碳埋入地下，人們擔心儲藏的二氧化碳會泄漏。其實，無論在陸地還是在海上，往沙巖中泵入二氧化碳一般都要移除海水，因而導致壓力的產(chǎn)生。要想注入大量的二氧化碳，就不得不留出空間，注入二氧化碳過快，或注入了巖石難以承受的數(shù)量，都要冒壓裂沙巖的風險，使二氧化碳隨著時間的推移慢慢地被擠出來。雖然有了點滴的實驗，但海洋固碳是否可行仍然是科學家們爭議的話題，因為他們更擔心這會對海洋生物產(chǎn)生更大的影響。
據(jù)介紹，目前歐美等國正開始研究遏制海洋酸化的對策，我國也已將海洋酸化列入重點支持方向。
據(jù)國家海洋局消息，為探究我國近海對大氣二氧化碳的吸收能力，進而為應對環(huán)境外交談判提供基礎數(shù)據(jù)和科學依據(jù)，國家海洋局于2008年啟動了管轄海域海—氣二氧化碳交換通量監(jiān)測工作，以滿足海洋領(lǐng)域應對全球氣候變化的工作需求。
目前，國家海洋局海—氣二氧化碳交換通量監(jiān)測體系已布設20余條船基走航監(jiān)測斷面，正在建設5個岸/島基站和5個專用浮標站，初步構(gòu)成了點、線、面結(jié)合，走航監(jiān)測與長時間序列定點監(jiān)測相結(jié)合的立體化監(jiān)測體系
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