海洋酸化 日益加剧的环境危机

　　日前，美国国家海洋和大气管理局莫纳罗亚气象台的传感器监测到一个惊人数据，大气中的二氧化碳浓度已经超过415 ppm，即二氧化碳质量超过整个大气质量的万分之4.15，创造了有史以来的最高纪录。

　　工业革命后，大量二氧化碳排放导致海洋酸化，对海洋生物多样性构成威胁，同时对陆上水资源和农业造成影响。

　　过量排放导致海洋酸化

　　海洋酸化是指海水吸收了空气中过量的二氧化碳，二氧化碳溶于海水后形成碳酸，从而导致海水pH值下降的现象。

　　pH值是海洋酸化的一个主要指标。一般来说，海洋表层水呈弱碱性，pH值约为8.2。证据表明，过去200年里，海洋吸收了人类产生的30%左右的二氧化碳，表层海水的pH平均值从工业革命开始时的8.2下降到目前的8.1。而过去的2000多万年来，海水pH值的变化幅度只有±0.3，而在最近的200多年间就下降了0.1，这一变化是惊人的。

　　自然资源部第三海洋研究所研究员陈立奇介绍，pH值是氢离子浓度的量度，pH值每下降1个单位，则氢离子浓度会上升10倍，因此pH降低0.1相当于海洋中氢离子的浓度上升26%。据科学家估算，如果继续按照目前的化石燃料消耗量和二氧化碳浓度升高的趋势，到21世纪末pH值可能会下降0.3~0.4，也就是说海水氢离子浓度会比工业革命以前上升100%~150%。

　　海洋酸化曾导致生物灭绝

　　研究发现，距今5500万年前，海洋里曾经出现过一次生物灭绝事件，罪魁祸首就是溶解到海水中的二氧化碳，估计总量达到45000亿吨。

　　当时并没有工业化影响，为什么出现严重的酸化现象？

　　自然资源部第三海洋研究所副研究员祁第介绍，5500万年前古新世与始新世之交，地球气温在大约2万～3万年的时间里骤然升高了5℃～7℃，然后又在几万年时间内恢复到了升温前的状况，这一事件是新生代最强烈的全球升温事件，也被称为“古新世-始新世热峰值期”。

　　由于地球的升温，在古新世末当海洋水温达到一个临界值后。埋藏在大洋底部的固态甲烷“可燃冰”融化释放出大量的甲烷气体。此外，当时地壳运动引起的大规模火山活动，甚至地球轨道变化等，都有可能导致大洋底甲烷气体的溢出。甲烷本身就是一种温室气体，氧化后就会形成二氧化碳。

　　大量的二氧化碳溶解到海洋中，海水的pH值急剧下降，造成海底碳酸盐大量溶解，进而导致大量海洋生物灭绝。

　　酸化破坏海洋食物链

　　自从2003年国际上首次提出海洋酸化问题以来，海洋酸化已经成为继全球变暖和海洋污染后严重影响和威胁人类社会发展的第三大环境问题。中国科学院院士、自然资源部第二海洋研究所研究员陈大可指出，海洋酸化是人类共同面临的生态问题，目前全球海洋酸化正以前所未有的速度快速发展，海洋酸化正深刻地影响着北冰洋和南大洋脆弱的生态系统。

　　海洋酸化对海洋生物的新陈代谢和能量交换、生长速率、生殖成功率和行为方式等都会产生影响，也可能通过食物链产生间接影响。祁第表示，近年来，我国近海海域在富营养化与全球二氧化碳排放增加的双重压力下，贝类养殖首当其冲受到酸化的影响。海洋酸化对牡蛎、贻贝、海胆、帽贝、藤壶等有壳类生物构成了极大的威胁。有壳类是用碳酸钙作为壳体的原料，海洋酸化会导致贝类幼体在形成壳体之前死亡。

　　海洋有壳类生物是体型较大的鱼类的主要食物，这间接导致海洋食物链遭到破坏。同时，实验研究还表明海洋酸化对鱼类的稚鱼生长和存活产生直接的负面影响。

　　同时，海洋酸化还会威胁珊瑚的生存，海水酸化会腐蚀经由“钙化进程”而形成的珊瑚礁。

　　过量排放影响农业生产

　　二氧化碳过度排放会造成海洋酸化，对海洋生物生存造成影响，那么对于陆地上的动植物有什么影响呢？

　　国内外学者对植物的形态学特征、生物量的变化、生理生化机制、根系分泌物及根际微生物等受大气中二氧化碳浓度升高的影响等方面进行了研究。研究结果表明：二氧化碳的浓度升高会增加植物的根系面积、增加叶片的厚度、促进根系分泌物的释放，改变根际微生物的多样性，也可能会提高植物的呼吸作用和光合速率。

　　据有关专家介绍，随着大气二氧化碳排放量的增加，全球不断升温，引起全球尺度的气候变化，分析资料显示，气候变化将会使动植物的生长期、地理分布以及物种组成发生重大改变，并且会使生物多样性减少，特别是一些脆弱物种灭绝的风险增大，随着气候变化的深入，如果缺乏适当的管理，会有更多的物种灭绝或进入“濒危和脆弱”的行列。

　　二氧化碳的大量排放还会对水资源和农业生产造成影响。气候变暖增加了酷热、飓风、水涝、干旱等极端天气出现的频率，引起降水量变化，进而使地表径流、旱涝灾害频率和一些地区的水质等发生变化，特别是水资源供求矛盾将更为突出，许多受水资源胁迫国家的水短缺问题会更突出。

　　农业是对气候变化反应最为敏感的系统之一，气候变化可能会引起农业生产的不稳定性增加，产量波动大，农业生产布局和结构出现变动。

　　减排需要全球参与

　　在全球气候变暖、海平面上升、海洋酸化的紧迫形势下，降低大气中二氧化碳的浓度势在必行。我国在2015年巴黎气候大会上提出了减少二氧化碳排放的行动目标：2030年单位GDP的二氧化碳排放量比2005年下降60%~65%。

　　陈立奇指出：海洋酸化是一个全球性问题，需要各国共同参与解决。2012年，由以美国国家海洋和大气局、国际原子能机构、政府间海洋学委员会等多个机构为基础组建的全球海洋酸化观测网（GOA-ON），是一个开展全球性海洋酸化研究国际合作的组织，我国也是其中的一员。

　　近年来，全球海洋酸化观测网开展了多项工作，观测全球开阔大洋、近海及河口等区域的海洋酸化状态；评估海洋酸化对海洋生态系统的影响；分析海洋酸化驱动因素；提供高时空分辨数据优化海洋酸化分析和预测模型等。

　　我国科研机构目前具备的卫星遥感、数值模拟、立体监测等技术，可用于监测海洋环境，这些技术可与生态、生物地球化学等学科结合，开展海洋酸化研究是未来的重要方向。