海洋酸化

海洋酸化即海水由於吸收了空氣中過量的二氧化碳，導致酸鹼度降低的現象。酸鹼度一般用pH來表示，範圍為0-14，pH為0時代表酸性最強，pH為14代表鹼性最強。蒸餾水的pH為7，代表中性。海水應為弱鹼性，海洋表層水的pH約為8.2。當空氣中過量的二氧化碳進入海洋中時，海洋就會酸化。

科學研究表明，由於人類活動影響，到2012年，過量的二氧化碳排放已將海水表層pH降低了0.1，這表示海水的酸度已經提高了30%。預計到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%。研究歷史1956年，美國地球化學家洛根·羅維爾開始著手研究大工業時期產生的二氧化碳在未來50年中將產生怎樣的氣候效應。洛根通過監測發現：被釋放到大氣中的二氧化碳不會全部被植物吸收，有相當部分殘留在大氣中，且有大量二氧化碳被海洋吸收。 2003年，“海洋酸化”這個術語第一次出現在英國著名科學雜誌《自然》上。2005年，災難突發事件專家詹姆斯·內休斯進一步闡明了海洋酸化潛在的威脅。他的研究發現，5500萬年前，海洋里曾經出現過一次生物滅絕事件，罪魁禍首就是溶解到海水中的二氧化碳，估計總量達到45000億噸，此後海洋至少花了10萬年時間才恢復正常。 2012年，美國和歐洲科學家發布了一項新研究成果，證明海洋正經歷3億年來最快速的酸化，這一酸化速度甚至超過了5500萬年前那場生物滅絕時的酸化速度。產生原因海洋與大氣在不斷進行著氣體交換，排放到大氣中的任何一種成分最終都會溶于海洋。在工業時代到來之前，大氣中碳的變化主要是自然因素導致的，這種自然變化造成了全球氣候的自然波動。從工業革命開始，人類開採使用煤、石油和天然氣等化石燃料，並砍伐了大量森林，至21世紀初，已經排出超過5000億噸二氧化碳。這使得大氣中的碳含量水平逐年上升。受海風的影響大氣成分最先溶入幾百英尺深的海洋表層，在隨後的數個世紀中，這些成分會逐漸擴散到海底的各個角落。研究表明，在19世紀和20世紀，海洋吸收了人類排放的二氧化碳中的30%，並且仍在以約每小時100萬噸的速度吸收著。人類活動導致了海水的不斷酸化。危害海洋生物海洋上表層直接從大氣中吸收二氧化碳，溫度上升而密度變小，從而減弱了表層與中深層海水的物質交換，並使海洋上部混合層變薄，不利於浮游植物的生長。浮游植物的門類眾多、生理結構多樣，對海水中不同形式碳的利用能力也不同，海洋酸化會改變種間競爭的條件。在海水酸化較輕的地區，只有部分浮游植物受到影響，但在最為嚴重的地區，所有浮游植物的生存均遭受威脅。由於浮游植物構成了海洋食物網的基礎和初級生產力，它們種類和數量的變化很可能導致從小魚小蝦到鯊魚、巨鯨的眾多海洋動物都面臨衝擊。此外，在pH值較低的海水中，營養鹽的餌料價值會有所下降，浮游植物吸收各種營養鹽的能力也會發生變化。而且，越來越酸的海水，還在腐蝕著海洋生物的身體，研究表明，鈣化藻類、珊瑚蟲類、貝類、甲殼類和棘皮動物在酸化環境下形成碳酸鈣外殼，骨架效率明顯下降。 2013年3月，日本一個研究小組在英國《自然·氣候變化》雜誌上發表報告說，海水酸化越嚴重，擁有堅硬骨骼並且能夠製造珊瑚礁的珊瑚就越少，而柔軟的海雞冠則會增加。如果酸化過於嚴重，珊瑚在21世紀末就有可能消失。魚類海洋酸化會阻礙珊瑚礁的生長繁殖，並導致小丑魚和小熱帶魚智商下降。《美國國家科學院院刊》的最新報道：模擬了未來50～100年海水酸度后發現，在酸度最高的海水裡，魚仔起初會本能地避開捕食者，但它們很快就會被捕食者的氣味所吸引──這是它們的嗅覺系統遭到了破壞。實驗表明，同樣一批魚在其他條件都相同的環境下，處於在現實的海水酸度中，30個小時僅有10%被捕獲；但是當把它們放置在大堡礁附近酸化的實驗水域，它們便會在30個小時內被附近的捕食者斬盡殺絕。沿海氣候海水酸化導致海洋中大陸架的珊瑚礁大量死亡，而這會造成低地島國，如吉里巴斯和馬爾地夫更容易為暴雨所侵害。人類生計聯合國糧農組織估計，全球有5億多人依靠捕魚和水產養殖作為蛋白質攝入和經濟收入的來源，對其中最貧窮的4億人來說，魚類提供了他們每日所需的大約一半動物蛋白和微量元素。海水的酸化對海洋生物的影響必然危及這些人口的生計。全球氣候2012年11月，日本氣象廳發表觀測結果說，包括日本近海在內的西北太平洋正急速酸化，1984年以後的酸化速度達到過去250年平均速度的5倍，這可能加速全球氣候變暖的進程。珊瑚或將消失2013年8月，德國科學家對海洋酸化改變海洋生態系統的情況進行了系統的評估。結果發現，大部分海洋動物物種都受到海洋酸化的影響，但不同物種對這一影響的反應是不一樣的。相關研究成果發表在2013年8月25日的《自然·氣候變化》上。不同的海洋動物對海洋酸化反應不同的原因是，它們在身體機能方面有根本的區別。例如，魚非常活躍，可以很好地在血液中平衡初始的pH值下降；而這對珊瑚就比較困難。珊瑚固定生活在一個地方，缺乏有效的生理機制，不能平衡體內較高的二氧化碳水平。而如果不補償體液中的PH值，將會導致較低的珊瑚鈣化。防範措施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製劑以中和多餘的二氧化碳，但從實際操作層面並不具有可行性。2008年10月聯合國教科文組織下屬政府間海洋學委員會與國際原子能機構等在摩納哥舉辦海洋酸化研討會，與會科學家指出，海洋酸化的自然恢復至少需要數千年，遏制它的唯一有效途徑就是儘快減少二氧化碳的全球排放量。隨後，歐美等國開始研究遏制海洋酸化的對策，中國也將海洋酸化列入重點支持方向。2009年8月13日，來自26國，逾150位科學家簽署《摩納哥宣言》（Monaco Declaration），呼籲決策者將二氧化碳排放量穩定在安全範圍內，以避免危險的氣候變遷及海洋酸化等問題。摩納哥宣言2009年8月13日，超過150位全球頂尖海洋研究人員齊聚於摩納哥，檢視海洋酸化（ocean acidification ）的最新信息，並藉由簽署《摩納哥宣言》（Monaco Declaration），對海洋酸化嚴重傷害全球海洋生態系統一事表達關切。該宣言指出，海水酸鹼值（pH levels）的急劇變化，比過去自然改變的速度快上100倍。而海洋化學物質在近數十年的快速改變，已嚴重影響海洋生物、食物網，生態多樣性及漁業等。該宣言旨在呼籲決策者將二氧化碳排放量穩定在安全範圍內，以避免危險的氣候變遷及海洋酸化等問題。倘若大氣層的二氧化碳排放量持續增加，到了2050年時，珊瑚礁將無法在多數海域生存，因而導致商業漁業資源的永久改變，並威脅數百萬人民的糧食安全。