http://www.sciencehuman.com 科学人 网站 2011-07-10
本报记者 姜晨怡
英国研究人员发现，空气中二氧化碳含量增加将使得海水酸性变强，照此发展下去，海洋中的小丑鱼在本世纪末很可能失聪。
■ 新闻缘起
联合国教科文组织最近发表公报说，该组织下属政府间海洋学委员会日前与国际原子能机构等在摩纳哥举办海洋酸化研讨会。与会专家认为，由于吸收了过多的二氧化碳，海洋正在以前所未有的速度酸化。近20%的珊瑚礁几近死亡，太平洋中的牡蛎减产，精灵剔透的小丑鱼“失聪”……这些惨剧都与海洋酸化有关，此外，海洋酸化已经威胁到了海洋生态系统和几千万人的生计。
什么是海洋酸化？海洋是怎样吸收二氧化碳的？这种能力的下降会带来怎样的影响？我们还能做哪些努力？我国在控制海洋酸化方面进展如何？
———— 原 理 ————
吸收二氧化碳，海洋好像一块巨大的海绵
人们通常都将海洋比作一块巨大的海绵，因为它会吸收大气中的大量二氧化碳，吸收量可达全球人体二氧化碳总排放量的1/4。但一旦“海绵”吸收饱和时，它就会对海洋生物的平衡系统造成轻微的破坏。如果放任局势这样发展下去，地球上所有生命的未来最终都将会面临着巨大的威胁。
海洋吸收二氧化碳的过程其实并不神秘：海水本为微碱性，但如今每年人类排放数十亿吨二氧化碳，其中1/3或1/4会被海洋吸收，持续吸收的二氧化碳会使代表海水中酸性强度的指标氢离子增加，随着氢离子增多，海水的微碱性状态减弱，酸度增加，海水中碳酸盐离子浓度随之降低，这导致碳酸钙钙化速率降低。
酸碱度一般用pH值0—14来表示，pH0代表酸性最强，pH14代表碱性最强。蒸馏水的pH值为7，代表中性。海水应为弱碱性，海洋表层水的pH值约为8.2。目前，过多地排放已将海水表层pH值降低了0.1。如同里氏震级一样，pH值也是对数增长，所以数字上很小的变化就会表现出很大的影响。pH值下降0.1表示海水的酸度已经提高了30%。如果持续下去，到2100年海水表层酸度将下降到7.8，到那时海水酸度将比1800年高150%。
———— 现 状 ————
海洋正以不可想象的速度变酸
联合国教科文组织16日发表公报说，该组织下属政府间海洋学委员会日前与国际原子能机构等在摩纳哥举办海洋酸化研讨会，与会专家认为，由于吸收了过多的二氧化碳，海洋正在以前所未有的速度酸化，这一现象已经威胁到了海洋生态系统和几千万人的生计。研讨会主席、国际原子能机构专家詹姆斯·奥尔说，海洋已经“生病了”，虽然人们还不知道病情严重到了什么程度，但已经有越来越多的证据表明，海洋的化学成分正在改变，这种趋势将影响到海洋中的生物。
中科院南海海洋研究所海洋地质专家张乔民在接受媒体采访时表示，工业时代以来，燃烧煤等原料产生了大量二氧化碳，海水正在以不可想象的速度变酸。张教授介绍，相比起工业革命前，如今，表层海水全球平均酸碱度（pH值）已经降低了0.1个单位。虽然只是0.1，对海洋生物带来的影响却是很大的。变酸的海水会侵蚀珊瑚礁，导致一些鱼类无家可归。
据美国《国家地理》杂志报道，到目前为止产生的海水酸化基本是不可逆的。虽然理论上说可以向海洋中添加化学制剂以中和多余的CO2的影响，但从实际操作层面上说需要的剂量多到让人乍舌。举例来说，要中和一吨CO2，需要用两吨石灰，目前世界每年排放的CO2超过300亿吨。同时，像岩石风化这样的自然中和作用在人类文明史中产生的作用基本看不到。即使从现在开始完全停止CO2的排放，要想通过海洋的化学反应恢复到工业革命之前的酸度也需要几万年。
这个变化源于人类大量排放二氧化碳等温室气体，而二氧化碳溶于海水就会使海水酸化。联合国政府间气候变化专门委员会曾估计，到本世纪末海水的pH值可能会下降到7.8，还有一些专家认为情况可能更加严重。
———— 恶 果 ————
珊瑚礁消失，海洋生态系统受重创
海洋酸化已经是不可逆转的实施，而这究竟会造成怎样的影响也是人们最关心的。
根据欧洲海洋酸化项目科学家们的估计，过量的二氧化碳对逐渐影响海洋生态系统的结构和作用，最初会影响食物链，从食物链的最底层开始，影响幼鱼和甲壳类生物。据该项目中的科学家介绍，从化学层面上看，海洋酸化具有更深的意义：氢离子越多，意味着碳酸根离子越少，而碳酸盐是珊瑚、贝类和许多微生物外壳的重要组成部分。一旦碳酸根离子水平过低，这些海洋生物的外壳就会发生溶解，甚至根本无法形成外壳。有证据表明，对海洋生态极为重要的孔虫类浮游微生物外壳的碳酸盐含量，最近已下降了1/3。
对海洋酸化反应最迅速的恐怕是处于海洋生物链底层的海洋“初级生产者”——某些进行光合作用的单细胞生物。对它们而言，命运就可能是灭绝。各类生物之间的比例构成很重要，靠近食物链底层的某些生物数量发生细微变化，就可能对以其为食的上层生物造成较大影响。
我们所熟悉的珊瑚礁系统就是“最惹人怜爱”的受害者。根据澳大利亚昆士兰大学研究小组日前公布的最新研究结果，如果继续保持目前的二氧化碳排放增长率，最多10年，世界上最大的堡礁型珊瑚礁岛礁群大堡礁便会死去。研究者计算出，在目前的海水变暖速度下，大堡礁珊瑚虫每年必须向南移动15公里才能保持良好生存状况，但整个珊瑚礁系统却不具备此种能力。
德国基尔（Kiel）大学海洋科学实验室的海洋生态学家伍夫表示，如果二氧化碳依然以目前的速度排放下去，那么40年后，生活在温暖水域的珊瑚礁将会因为海洋酸化大批消失，90年后，70%的冷水珊瑚礁将会完全暴露在充满腐蚀性的海水中。这种变化带来的影响是灾难性的，也早有迹象。2005年起，美国环太平洋西北地区的牡蛎因为海洋酸化，存活率下降，产量受到影响，每年牡蛎养殖业要损失1.11亿美元。
———— 应 对 ————
除了减排，我们还能做什么？
“减少二氧化碳的排放量是唯一解决这个问题的有效方法”。研究海洋酸化问题的专家都发表过这样的言论。然而，这并不是那么容易完成的，于是，有些科学家开始了相关实验，力图让海洋发电站“困住”二氧化碳。
在美国，有部分发电厂在生产能源过程中捕捉二氧化碳，通过高压将其液化，再用管道输送到几里外的地质储存点。可是，许多地区都不适合将二氧化碳埋入地下，人们担心储藏的二氧化碳会泄漏。其实，无论在陆地还是在海上，往沙岩中泵入二氧化碳一般都要移除海水，因而导致压力的产生。要想注入大量的二氧化碳，就不得不留出空间，注入二氧化碳过快，或注入了岩石难以承受的数量，都要冒压裂沙岩的风险，使二氧化碳随着时间的推移慢慢地被挤出来。虽然有了点滴的实验，但海洋固碳是否可行仍然是科学家们争议的话题，因为他们更担心这会对海洋生物产生更大的影响。
据介绍，目前欧美等国正开始研究遏制海洋酸化的对策，我国也已将海洋酸化列入重点支持方向。
据国家海洋局消息，为探究我国近海对大气二氧化碳的吸收能力，进而为应对环境外交谈判提供基础数据和科学依据，国家海洋局于2008年启动了管辖海域海—气二氧化碳交换通量监测工作，以满足海洋领域应对全球气候变化的工作需求。
目前，国家海洋局海—气二氧化碳交换通量监测体系已布设20余条船基走航监测断面，正在建设5个岸/岛基站和5个专用浮标站，初步构成了点、线、面结合，走航监测与长时间序列定点监测相结合的立体化监测体系。
[科技日报]
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大量水母阻塞以色列核电站海水过滤系统。 新华社／路透
中新网7月6日电 综合媒体6日报道，近日，全球多地出现水母激增的现象，这些出现在英国、美国、日本、以色列等地的水母干扰核电站运行，吓坏海边游客。科学家指出，这可能是全球气候变化、海洋酸化的结果，与人类活动不无联系。
今年6月23日的消息说，日本岛根核电站发现海水冷却喉管遭水母堵塞，发电量一度减少6%。
该核电站营运商表示，水母在出现2天后已“撤退”，发电回复正常。据介绍，约20至30厘米长的水母于夏季常在日本水域出现，但这是自1997年来首次有水母阻碍核电站运作。
6月30日，媒体报道称，苏格兰一间核电站传出大量水母阻塞水道，导致核电站反应堆被迫停堆的事件。
位于苏格兰东海岸的托内斯核电站官员说，大量水母在水中游荡，阻塞了核电站的过滤系统。该核电站被迫暂停两个核反应堆的运行。
该核电站所属的能源公司说，关停核反应堆是为了以防万一，对民众的健康并没有任何威胁。
这样的事件并非“绝无仅有”。7月5日的消息说，大量水母“来势汹汹”地进入以色列哈代拉(Hadera)的Orot Rabin核电站，阻塞用于冷却核反应堆的海水供应系统，当局不得不出动挖掘机将这些粘滑的生物“铲”走。
此外，在美国佛罗里达州，正值人们庆祝7月4日美国国庆日，水母也规模庞大地出现在海滩边，延绵30多公里，震惊了海边的游客。
据报道，大约2000人前往佛罗里达州沃卢西亚县(Volusia County)海滩边庆祝美国国庆，却被海滩边的一幕惊得“目瞪口呆”：大量水母出现在两个海滩之间，蔓延长达20英里(约合32公里)，场面壮观。
据悉，水母造成许多人被蛰伤，还好没有游客严重受伤。经辨认，出现在佛州海滩边的水母有两种——“月亮水母”和“炮弹水母”，不过“月亮水母”更像是让人受伤的祸首，因为“炮弹水母”似乎不蛰人。
海岸巡逻队发言人说，这些数量惊人的水母成批出现不是一种“季节性”的现象，它们可能是被风和海流被带到岸边的。
科学家分析称，水母数量激增，可能与近年来人类使用化石燃料增多、导致海洋水质酸化有关。环境中二氧化碳排放量的增多不仅造成气候暖化，还可能导致海洋酸化。
在2010年12月联合国环境署发布的报告中，英国普利茅斯大学的海洋生物学家指出，自工业革命开始以来，海洋酸化程度增加了30%。
报告警告称，海洋酸化不利于珊瑚礁和甲壳类动物的骨骼生长，影响其上游食物链。甲壳类动物的减少可能导致水母数量的激增，而水质酸化不影响水母生存。
[中新网]
最新报告警告海洋生物面临全球性灭绝
本报讯 据英国《每日邮报》近日报道，海洋科学家们最新发布的一份报告警告称，包括过度捕鱼、污染等在内的大规模人类影响和气候变化“狼狈为奸”，致使全球海洋环境恶化的速度远远超出他们此前的预测，全球海洋生物正面临着灭绝的危机，人类需要立刻行动起来。
该报告由参与海洋状态国际项目(IPSO)的科学家发布，在IPSO同国际自然保护联盟联合于英国牛津大学召开的研讨会上，IPSO项目的科学主管、牛津大学动物学系的科学家阿列克斯·罗格斯表示：“结果令人相当震惊。”
这份报告警告说，气候变化与过度捕鱼等人为因素共同作用，导致海洋物种和海洋栖息地大量减少，对海洋生物的破坏将大大削减其对人类的支撑作用，诸如珊瑚礁等生态系统在未来20年可能会消失殆尽。
与会专家纷纷表示，包括海洋变暖、缺乏氧气、海洋的酸性变得更强等都是人类活动创造出的环境，这些情况在历史上的每次大灭绝中都会出现。报告指出，除非人类立刻采取切实有效的行动，否则，气候变暖、过度开采、污染和栖息地丧失会让下一个全球性灭绝的灾难出现在海洋中。
海洋科学家们呼吁采取一系列紧急措施来削减二氧化碳的排放，减少过度捕捞，关闭不可持续性的渔业，在海洋中创建保护区并减少污染等。
该报告认为，人类活动带来的一些负面影响，比如海平面上升、北极冰融化等，验证了此前科学家们预测的“最差情况”。海平面上升、北极冰融化等海洋中发生的变化正使其他问题更加恶化，导致蓝藻频频暴发，寿命长的大型鱼类不断减少，致使食物链发生变化。
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[科技日报]