酸化的海洋

来源:三联生活周刊   发布时间:2015-05-20 19:04:56 

地球表面积的2/3被海洋覆盖,海洋对地球整体环境的影响要大于陆地,尤其在碳循环的过程中,海洋扮演着极为重要的角色。众所周知,地球上的碳元素一直在不停地循环。大气中的二氧化碳大约有1/4被海洋吸收,变成碳酸钙沉入海底,再被地热重新溶化成二氧化碳,由火山带回大气中,完成一轮循环。虽然这一过程非常缓慢,但因为海水总量巨大,这部分碳循环仍然会对大气二氧化碳浓度产生很大的影响,不容忽视。

随着化石燃料的燃烧,大气二氧化碳浓度一直在增加,这一点已经没有任何异议了。事实上,科学家认为,海洋对大气二氧化碳的吸收暂时缓解了大气二氧化碳浓度的上升速度,一旦这种缓解作用失效,大气二氧化碳浓度将以更快的速度增长。

那么,增加的二氧化碳是否会导致大气温度的上升呢?虽然绝大部分科学家相信答案是肯定的,但这毕竟是一个漫长的过程,存在诸多变数,于是气候变化怀疑论者一直在这一点上做文章,试图让老百姓相信二氧化碳浓度不一定和大气温度有关联。这个策略非常有效,以至于很多人至今仍然拒绝相信是人类活动导致了全球变暖,因此拒绝参与减排。

就在此时,海洋学家们站了出来。他们指出,即使大气二氧化碳浓度的上升不能直接导致升温,照样会对地球生态环境带来灾难性的影响,原因就在于二氧化碳将使海水逐渐变酸。

学过一点化学的人都知道,二氧化碳微溶于水,大气中的二氧化碳与海水结合生成碳酸,改变了表层海水的酸度。酸性的海水带有腐蚀性,能够溶化贝壳中的碳酸钙,影响带壳类动物,以及珊瑚礁的生长。

那么,目前海洋酸化的程度到底有多严重呢?来自5个国家的21位海洋科学家联名在今年32日出版的《科学》(Science)杂志上发表了一篇论文,得出结论说,目前的海洋酸化速度是过去3亿年来最快的!

通过对海底淤泥层的研究,科学家们相信,距今5600万年前的那次古新世—始新世极热事件(Paleocene-EoceneThermalMaximum,简称PETM)是地球古代历史上海洋酸化程度最厉害的一次。在那次事件中,地球二氧化碳浓度增加了一倍(其原因尚未完全搞清,有可能是火山爆发惹的祸),导致地球大气温度升高了6℃,造成了大量物种灭绝。

值得一提的是,这个PETM事件的时间尺度是2万年,而地球二氧化碳浓度在过去的100年里已经增加了30%之多。换句话说,目前的大气二氧化碳浓度升高速度远大于5600万年前的那次极热事件。

那么,PETM事件使得海洋酸度发生了怎样的变化呢?研究人员通过分析南极洲海底淤泥的成分,发现在这2万年时间里海水的pH值最多有可能下降了0.45个单位。

pH值是衡量酸度的单位,pH值越低,酸度就越大。根据联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)出版的评估报告,自1751年工业化开始到1994年为止,海洋表层海水的pH值从8.25降到了8.14,下降了0.11个单位,这相当于酸度增加了29%。据IPCC的估计,如果目前的二氧化碳排放趋势继续下去的话,到本世纪末海水酸度还将再下降0.30.5个单位,换句话说,那个时候海洋酸度的下降幅度就和当年的PETM事件持平了。唯一不同的是,那次极热事件用了2万年的时间,而这次因为人类的参与,只用了不到400年。

PETM事件中,有5%10%的海洋物种在2万年的时间里灭绝了,这绝对是不寻常的速度。”这篇论文的作者之一、来自耶鲁大学的艾伦·托马斯(EllenThomas)博士表示,“通常情况下每100万年才会灭绝几个百分点。”

如果这种速度已经算是地球历史上罕见的大屠杀,那么如今的情况又该怎么算呢?

“人类今天所做的事情绝对远远超过了地球历史上任何一次物种灭绝事件。”这篇论文的第一作者、来自美国哥伦比亚大学的海洋学家巴贝尔·霍尼希(BrbelHnisch)博士说,“我们知道海洋生物并没有因那次极热事件而完全死绝,不少动物学会了适应新的环境,但是如果现在这种酸化速度持续下去的话,我们也许会失去一些对人类生存十分重要的物种,比如珊瑚礁、牡蛎和大马哈鱼。”

根据联合国估计,目前至少有5亿人依靠从海洋中捕获的蛋白质为生,他们将是海洋酸化最直接的受害者。

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