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海洋酸化现状及应对策略

1.什么是海洋酸化

　　海洋酸化是指海水由于吸收了空气中过量的二氧化碳，导致酸碱度降低的现象，pH是海水酸化的一个度量。海水应为弱碱性，海洋表层水的pH值约为8.2，海水酸性的增加，将改变海水化学的种种平衡，使依赖于化学环境稳定性的多种海洋生物乃至生态系统面临巨大威胁。

　　“海洋酸化”这个术语于2003年在科学杂志《Nature》第一次被提及；2009年，超过150位全球顶尖海洋研究人员齐聚于摩纳哥，检视海洋酸化的最新信息，并签署了《摩纳哥宣言》，对海洋酸化严重伤害全球海洋生态系统之事表示关切；2012年，美国、英国、西班牙、德国等多名研究人员组成的科学家团队在《Science》上发表报告称，受人类排放温室气体的影响，地球正经历过去3亿年来速度最快的海洋酸化进程，众多海洋生物因此面临生存威胁；2015年，英国科学家在《Science》的研究结果显示，海洋酸化可能是造成2．5亿年前地球上生物大灭绝的“元凶”，当时西伯利亚火山猛烈喷发，释放出大量二氧化碳，导致海洋变酸，结果地球上90%的海洋生物与三分之二的陆地生物灭绝。

　　2.海洋酸化现状

　　现有的大量科学证据表明，在过去200年的时间里，海洋吸收了人类产生的CO2的20%~30%，约有50%残留在大气中，海洋吸收的大量CO2最大限度地缓解了全球变暖，但也使表层海水的pH平均值从工业革命开始时的8.2下降到目前的8.1。据政府间气候变化专门委员会(IPCC)预测，到2100年，海水pH平均值将因此下降约0.3~0.4，至7.9或7.8。到那时，海水酸度将比工业革命开始时约大100％~150％。到2300年，全球海水pH平均值有可能会下降约0.5。

　　千年尺度大气CO2浓度和海表pH值变化（摘自Barker et al.,2012）

　　美国夏威夷Mauna Loa站和Aloha站的长期监测结果显示：截止2017年，大气中CO2浓度以大约1.7ppm/a的速度升高，海表面CO2分压也随之不断升高，而海表面海水的pH值持续降低。包括WHOTS浮标、KEO浮标、Papa浮标等全球所有监测站位均呈现相似的变化趋势。科学家还发现，如今的海洋酸化是史无前例的（图5），不管是冰期还是间冰期交替均未出现这样的状况。

　　Mauna Loa站和Aloha站长时间序列监测数据

　　3.海洋酸化的影响

　　关于海洋酸化对海洋生物的影响研究主要集中在海洋酸化对海洋生物生长，发育，繁殖，生理等方面的影响。研究对象主要有无脊椎动物、棘皮动物、软体动物、节肢动物、浮游藻类、鱼类等。钙化过程是这些海洋生物贝壳和骨架的形成过程，是珊瑚和软体动物外壳形成的必要条件，海洋酸化会大大降低其钙化速率，严重影响其生长。海洋酸化引起的CaCO3饱和度下降直接影响海洋生物的生理功能，如光合作用、呼吸、代谢、钙化速率、再生长及生物恢复速率等如进而影响整个海洋生态群落。海洋酸化对海洋生物直接或间接的影响亦是近年来国内外研究的热点之一。

　　气候变暖：通过减少生物源含硫化合物的产生的方式，海洋酸化具有潜在可能导致气候变暖加剧。《自然—气候变化》上的一项研究称，海水pH值的降低导致了二甲基硫化物浓度的下降。海洋生物排放是大气硫元素的最大天然来源——大气中的硫元素能够增强大气对辐射的反射率，从而降低地球表面温度。在评估了未来在不同气候条件下海洋生物排放硫元素的变化情况后，研究表明到2100年，海洋生物对硫元素的排放将下降18%左右，而这将额外引起显著的辐射强迫，地球温度将上升0.23℃~0.48℃。

　　4.国内外政策应对及研究进展

　　全球海洋酸化观测网（Global OceanAcidification Observing Network，GOA-ON）以NOAA、IAEA、GOOS、IOOS等多个机构为基础，近年来开展了多项全球性海洋酸化相关工作，包括全球海洋酸化观测网的建立、数据资料分析和管理、研究成果应用、呼吁应对政策等。

　　GOA-ON现有观测站位分布

　　5.海洋酸化问题的国际治理

　　海洋酸化作为一个国际环境问题，不可能被孤立的解决。最初有关海洋酸化的相关制度是气候制度，相应的国际法律框架包括《联合国气候变化框架公约》和《京都议定书》，主要包括对CO2等温室气体减少排放的呼吁，未提及海洋酸化现象。但是海洋是大气的一部分，海洋生物是生物圈的一部分，海洋酸化与大气中的CO2浓度是密不可分的过程，海洋酸化问题是大气、水圈和生物圈之间相互作用的结果，所有这些都是气候系统的一部分。因此，《联合国气候变化框架公约》和《京都议定书》都包含了国际社会努力防止海洋酸化的规定。海洋酸化实在IPCC第四次报告中被提及的。

　　在2008年10月的国际海洋酸化研讨会上，与会科学家指出，海洋酸化的自然恢复至少需要数千年，遏制它的唯一有效途径就是尽快减少CO2的全球排放量。欧美等国已开始研究遏制海洋酸化的对策，中国也已将海洋酸化列入重点支持方向。2009年8月13日，来自26国的逾150位科学家签署《摩纳哥宣言》(MonacoDeclaration)，呼吁决策者将CO2排放量稳定在安全范围内，以避免危险的气候变化及海洋酸化等问题。尽管如此，气候制度不是全球大气的“宪法”目前的气候制度仍不能充分有效地解决海洋酸化问题。海洋是地球上最大的碳汇，CO2排放量的增加不仅引起全球变暖，还可引起海洋酸化。面对全球变暖和海洋酸化日趋严重的形势，国际社会一致认为，健康的海洋在缓解全球气候变化中发挥重要作用。

THE END