http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2011-10-26
南都记者唐薇 实习生蒋晓敏 9个重两吨、可圈50立方米海水的大罩子缓缓地投入离北极点650海里的深海，每个“罩子”被灌入不同含量的二氧化碳。5周之后，被罩子“不幸”圈围的海蝴蝶身上的贝壳随着海水酸度增加，开始剥皮、逐步分解。而海蝴蝶这样的小型海洋动物只是南北两极最底层最基本的食物链之一。北冰洋寒冷的天气和过低的钙饱和水平特别容易受到酸化侵蚀。所以人类数次破冰北极，进行类似的酸化趋势科考。最近的一次是今年8月，美国地质调查局从美国最北端的城市巴罗启程，尽可能地靠近北极，观测与碳排放有关的酸化趋势。
占地球表面积70%以上的海洋，对缓解气候变化可谓劳苦功高。根据迄今200多万次的走航调查和研究结果显示，工业革命以来海洋吸收了人类CO 2排放量的1/3以上，对缓解全球变暖起着重要作用。然而，这是条杀敌一千自损八百的下策，因为大气中CO 2浓度的持续升高，导致海洋吸收CO 2(酸性气体)的量也不断增加，使得表层海水的PH值(酸碱度)下降，酸性加强，这种海水酸度增加的过程，被科学界称为海洋酸化。
2005年，海洋酸化问题出现在英国皇家学会发表的一份报告中，首次得到科学界以外人士的重视。自此以后，世界各地开展了许多与此相关的重大研究。但大海的浩浩荡荡使研究变得横无际涯，太多悬而未决的问题让科学家们难以达成共识，就连“海洋酸化是否真实存在”这一基本问题都各执一词，更别提有关“海洋酸化的影响以及如何防止海洋进一步酸化”等这些后续问题可以得出什么一致的结论。目前看来，唯一能达成共识的理念仅是：碳排放会改变海洋化学成分。
也因此，许多人对海洋酸化不以为然，觉得这一复杂和令人疑惑的科学问题还只是理论上存在的问题；也有很多人对海洋酸化提心吊胆，认为它是“CO 2带来的另一难题”，或称之为“全球变暖的罪恶孪生兄弟”。
两位博士的固守与叛逆
韦刚健，1968年生人，中国科学院广州地球化学研究所博士，自毕业后一直在中科院广州地化所安分守己地当研究员，长期从事南海的气候和环境演变的研究，对他来说，实验室是一方净土，也是一生归宿。郑明清，中国科学院植物研究所生态学博士，毕业后出人意料地选择进入了N G O(绿色和平组织)工作。对于在实验室摸爬滚打了近十年的工科博士来说，远离实验室告别科研工作，确实有点“离经叛道”。
在广州地化所搞研究十余载的韦刚健，是国家科技部支持的973项目“中国近海碳收支、调控机理及生态效应研究”中“海洋酸化历史与现状评估”课题的负责人。而在绿色和平组织工作了两年多的郑明清，曾与包括德国海洋科学研究所、中国厦门大学在内的全球9个国家11个大学研究所的35位科学家一起，赴北冰洋进行过有史以来全球最为全面的海洋酸化实地实验。一个衣带渐宽终不悔，守着实验室；一个走南闯北，亲历亲为宣传低碳，两人都是国内为数不多对海洋酸化颇有了解的先知，但对于同一个研究课题———海洋酸化，从理论到实践，从前因到后果，却有天壤之别的不同见解。
海洋真的在逐渐变酸吗？
自19世纪30年代以来，人类通过燃烧化石燃料、砍伐森林与生产水泥等，已将超过4400亿吨的C O 2排放到大气当中(其中一半于近30年排放)，大规模地释放了地球之前被“禁锢”的碳(地球的总碳量是恒定的，只是看以什么状态存在，是气态还是液态还是固态，工业革命之前的碳多部分以固态形式存贮于地球中)，大气中的C O 2浓度相较于工业革命前，上升了约100ppm (ppm表示每百万个空气分子中二氧化碳分子的数量)。
作为地球上最大的碳汇之一，海洋吸收了大气中25%至30%的CO 2。据此推算，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。这个0.1的PH值变化，意味着氢离子增加了30%，使得海洋明显地酸化了。
这是大声疾呼要警惕海洋酸化的科学家们对海洋酸化成因的解释，它的拥趸者众，就连摩纳哥王子也深感形势危急。2009年，一份关于海洋酸化的里程碑式报告《摩纳哥宣言》出炉，在摩纳哥王子H .S.H . A lbert的呼吁下，国际上领衔海洋酸化研究的来自26个国家的155名科学家同意了该宣言，这使得海洋酸化概念开始为世人所知。
郑明清对此也深信不疑。当南都记者问他“目前是不是还未有确凿的证据证实海洋酸化危机”时，郑明清斩钉截铁地否认了，他说：“‘海洋酸化危机’绝不是危言耸听。因为PH值即使是微小的变化，也会带来巨大的后果。比如人体血液的PH值约为7.4，不论上升或下降0.2，都会有生命危险。如果继续按照目前这种趋势，预计50年后海水酸度会上升120%，这对复杂脆弱且彼此依存的海洋生态系统而言无疑是个十分严峻的问题。”
但对于韦刚健而言，深不可测的海洋目前还不是人力可以斗量的，尤其从上千万年的时间尺度看，海洋重度酸化并非前所未有。韦刚健指出，表层海水PH平均值变化了0.1是通过一个理论模型计算出来的，它建立在假设被海洋吸收的全部CO 2与海水发生了完全的化学反应的前提下，它无法全面地模拟海洋生态系统，也即是忽略了海水吸收CO 2后，海洋里的光合作用也会加强，生物量会增加得很快，又会把过多的CO 2吸收掉的可能性。
常年在实验室攻关克难的韦刚健，深切知道实验室模型估算的局限性，但进行能减少偏差的实地监测也并非易事。和气温可以通过几百年前建立的气象站轻松得到持续的数据不同，测量全球海洋的PH值困难重重，前人也没有留下持续的数据记录，古今对比更是无从谈起。目前世界上较为详细的测定数据是夏威夷附近太平洋海域20年的数据记录，除却季节变化的因素，得出来的结果是表层海洋中溶解的CO 2不断升高及PH值下降的趋势。
在韦刚健看来，一块海域的测量结果显然不能放之四海而皆准，何况众所周知，由于温度和循环途径的不同，CO 2和海水发生反应的速度和影响在不同地方也各有不同。
确信海洋酸化正在发生的科学家认为，由于冷的海水能吸收更多的CO 2，因此极地地区受海水酸化的冲击更大、更早。于是，2010年5月27日，作为绿色和平组织气候与能源项目主任的郑明清，和来自9个国家的科学家一起，全副武装，忧心忡忡地奔赴北极。他们将进行一项全球有史以来最大规模的海洋酸化实验。
难以估算的危害
这是郑明清第二次出征北极。2009年他前往北极地区考察冰川融化时，考察船是一艘破冰船；2010年再到北极，考察船是一艘救火船。尽管郑明清心里明白，这很大部分是由于季节不同，海面结冰面积也有所不同，所以破冰船派不上用场。但他仍然下意识地觉得船只的改变却是变暖的最直接体现。这甚至让他无暇欣赏北极夏日的永昼，太阳24小时挂在天上，他却更期待无尽的黑夜。
这次的研究着重于对北极食物链的调查研究，希望从中收集到北极生物对于海洋酸化敏感性的最新科学证据。他们将9个平均重量达两吨、每个能装入50立方米海水的生态实验仪器投入离北极点650海里的海域附近进行酸化实验。每个“试管”里不同含量的二氧化碳在海水中会引起浮游生物发生变化，据此可以取得浮游生物对不同酸度值的反应。
实验持续了5周，一个重要的样本———海蝴蝶的生存情况越来越不妙。像海蝴蝶这类的浮游生物其钙化过程尤其容易受到海水酸度变化的影响。它们的贝壳可以用来保护自身不被掠食以及在海水中的垂直移动。在酸化的海水中贝壳生长缓慢，随着海水酸度增加，贝壳开始剥皮甚至逐步分解。而像海蝴蝶这样的小型海洋动物正是两级海域食物链的关键环节，为鲑鱼、鲟鱼类、鲱鱼和海鸟甚至鲸鱼提供食物，一旦它们遭受灭顶之灾，会影响海洋生物多样性和生态系统平衡。
迄今具体的试验结果还没完整公布，但作为地质学者的韦刚健对生物学者们做的这些实验并不陌生。他反问道：“海洋酸化对钙化生物肯定是不利的，这不用做实验都知道，但是你的实验真的能模拟整个海洋生态系统吗？！”
郑明清并不否认实验还有待改善之处，不过这初步的结果已经让他心急如焚。他对海蝴蝶的同情才下眉头，对珊瑚礁的担忧已上心头。珊瑚礁是由珊瑚群死后的遗骸堆积而成的，以钙质为主，是地球上生物多样性最丰富的生态系统。实验室的受控实验表明，海洋酸化降低了珊瑚虫的钙化速率，使成体珊瑚虫生长缓慢，新珊瑚礁的恢复率低于珊瑚礁死亡率的阈值。
美不胜收的珊瑚礁是许多沿海地区旅游业的招牌，它为亿万人类提供食物、资源，并保护着沿海的居民。奈何拥有倾国倾城貌的珊瑚礁，一直是多愁多病身。过度开采、海水温度上升已经让她不堪重负，海洋酸化或将是压倒她的最后一根稻草。
不过长期研究我国南海珊瑚礁情况的韦刚健对此却没那么悲观。他认为不同品种的珊瑚礁抗酸能力大有差别。他曾对珊瑚礁做过持续观测，发现在白天光合作用最旺盛和夜晚呼吸作用最发达时，珊瑚礁一个昼夜的PH值变化最多能达到0.6，是上述所说的变化0.1的6倍。在一定范围的酸度内，珊瑚礁没有人类想得那么不堪一击。
但对珊瑚礁抗酸能力有信心的韦刚健，对习惯狂飙突进开发自然资源的人类却没什么底。在说起三亚的珊瑚礁现状时，一直笑眯眯的韦刚健难得地露出一丝担忧之情。他说：“三亚是我们国家唯一有珊瑚礁的城市，但无处不在的房地产开发、填海造地，让珊瑚无立身之地。现在珊瑚礁退化非常严重，这跟海洋酸化没有太大的关系，反而是人为的。”
郑明清在N G O工作了两年，谈起人类对环境破坏之严重，多少有点见怪不怪。在他看来，上世纪60年代到80年代，各国对珊瑚礁的保护意识都很弱，人为因素确实占主导作用。但是一旦令行禁止，停止了开采，影响珊瑚礁的主要原因还是全球变暖和海洋酸化。
最近，美国麻州伍兹霍尔海洋研究所提出的最新研究报告指出，海洋酸化对珊瑚礁的冲击不但会影响旅游业，亦会影响渔业，因为鱼群依赖珊瑚礁。总而言之，对于深陷多种环境危机的地球而言，海洋酸化犹如雪上加霜，虽不会给予人类致命一击，但无疑会让人左支右绌。
按兵不动与兵贵神速
在国内沿海省份中广东拥有最长的海岸线，但关于海洋酸化的研究，广东却并无过人之处。据韦刚健介绍，一部分原因是，热带地区附近植物茂盛，植物死后会分解比C O 2酸性更强的腐植酸，也会令海洋PH值降低。另一方面则是由于囊中羞涩，大规模进行远洋研究捉襟见肘处处受限。
郑明清透露，去北极科考，费用非常昂贵，平均一个科研人员在那边的费用是两万欧元一天，而那个项目大概有四五十人，再加上实验仪器，每天花费将近200万欧元。
韦刚健觉得，研究尚未走出第一步，开始具体的行动还为时过早。有人认为可以通过向海洋投放化合物来中和酸性，韦刚健又一次坚决否定了这种提法，他认为，这些方法最大的问题是，需要添加的物质数量将非常庞大。事实上，通过计算，这一数量将比我们排放到空气中的CO 2量还要大。而且要达到这个目的还得建设新的采矿业和化学加工设施，造成的环境后果仍属未知。
总是在唱反调的韦刚健，谈及如何应对变暖、酸化、污染等环境危机时，颇有些道家无为而治的思想。他说作为一个地质学者，他相信无论是变暖还是酸化，大部分是一种地球自然周期现象。在这个过程中，自然是占主导地位的，人类只不过是触动了某一个环节而又出于对后果的无知，才会有各种各样的担忧。“何以解忧，唯有科学，科学能帮我们了解过去和现在，从而预知未来。”韦刚健不认为自己是盲目乐观，大半辈子的研究生涯让他习惯了将环境问题放在长远的时间尺度中来看待。
出生于广西柳州的郑明清，目睹西南地区近年来的频繁干旱，做不到韦刚健般云淡风轻，泰然自若。“我相信气候变化正使得各类极端天气事件层出不穷，但我也相信只有行动才能带来改变”，郑明清说，“无论是之前崇尚理论研究的学院派，还是最近两年亲力亲为的行动派，都让我与一个关键词紧密相连，那就是环保。”
事实上，他一直把地球当成身患重疾的病人，从不相信它会不治而愈。郑明清表示，无论是海洋的自我净化能力还是生物的适应能力，都不足以成为人们可以对海洋酸化视而不见的理由。他自认不是研究海洋酸化的专家，但作为生态学博士的他，深知生物可以在几十年内灭绝，但是恢复却至少需要几十年甚至几百万年。因此，防患于未然才是上策。
但是，他也承认应对海洋酸化，至今还没有什么绝技妙招。
减排！减排！
自北极归来，郑明清和他绿色和平组织的同事一直苦思冥想，如何呼吁公众为防止海洋酸化做些什么。但他们思前想后，也没能想出一个清晰而有效的宣传方案，因为他们发现，问题太多，答案太少，目前看来降低燃烧化石燃料和水泥生产排放的CO 2，并减少森林砍伐等是唯一现实的办法。减排，对大部分民众来说，耳熟能详，但就跟见义勇为一样，知道它是对的，却又没到非做不可的地步。
这让郑明清一筹莫展，他朝南都记者叹了一口气，说道：“即使不能让它变好，也不能让它变得更坏，终极目标是维持现状吧，没有办法。”
这点倒是和主张顺其自然的韦刚健不谋而合。在一部分科学家为海洋酸化忧心如焚的同时，也有专家看上了海洋这块碳汇宝地，主张大力发展CO 2的海洋封存技术。这其中的一个方案就是将CO 2注入3000m以下地深海，由于CO 2的密度大于海水，因此会在海底形成固态的CO 2水化物或液态的CO 2“湖”，从而大大延缓了CO 2分解到环境中的过程。但韦刚健十分怀疑此方案的可行性。因为从全球的碳分布情况来看，90%以上的碳，天然地储存在海洋深层海水中。深海和表面的海水交换有限，虽然有一些地方会发生深层海水往上涌的情况，但是大部分地方是分层的，二氧化碳在下面稳稳呆着，暂时无法兴风作浪。倘若一旦强行下放更多的碳，万一深海的二氧化碳逆势上扬，那后果将不堪设想。
“在很多科学问题还没有理清前，以不变应万变是最保险的做法。”韦刚健谨慎地说道。“不过，勤俭节约还是每个人都应该做的”，韦刚健话锋一转，谈起了时下流行的低碳生活，“我们没必要那么苛刻地要求自己每天必须减排多少碳，实际上也没几个人愿意这么如履薄冰地生活。不坐车、不看电视、不上网、不用手机，像古人一般日出而作日落而息，难道你愿意过这样的日子吗？！不浪费、不铺张，尽可能地节约，这才是低碳生活的应有之义。”
2011年，郑明清暂时离开绿色和平组织，前往日本鸟取大学进行博士后研究，但对他来说，无论身在何处，海洋的安危都是他永远的牵挂。
2011年，作为973项目中的课题负责人，韦刚健还在带领他的团队有条不紊地潜心挖掘海洋酸化的论据数值。对他来说，政客和商人与其盲目闻风而动，不如让科学家们辨明是非后再有的放矢的好。
低碳减排也好，勤俭节约也罢，环境危机的解决之道万变不离其宗。在这一点上，两位名不见经传的中科院博士倒是难得地意见统一。
郑明清在采访尾声告诉南都记者：“我在北极的最后一天，乌云笼罩天空，让我想起那个充满烟尘和污染的世界。”而记者想说的是，正是有了他和韦刚健这样兢兢业业苦心孤诣的专业人士，让这个充满烟尘和污染的世界多了一笔令人振奋的亮色。
专题统筹：李召陈佳
[南方都市报]