海洋酸化

印度尼西亞的一個珊瑚礁已經從一個多樣化、健康的社區變成了一片死瓦礫的沙漠。 海洋酸化是珊瑚礁破壞的主要原因之一。
  • 海洋酸化是指地球海洋的 pH 值降低。
  • 碳排放是酸化的主要原因。
  • 酸性海洋可能對海洋生物非常有害,導致生態系統崩潰並對人類生活產生更廣泛的負面影響。

海洋酸化是指地球海洋隨著時間的推移變得更加酸化的過程。 一種稱為 pH 值的測量值量化了水的酸性或鹼性,範圍為 0 – 14。

什麼是海洋酸化?

海洋酸化是全球海洋和海水中 pH 值水平的降低。 這種化學性質和酸度水平的變化可能對依賴特定條件才能茁壯成長的海洋植物和動物有害。

海洋酸度的增加主要是由於二氧化碳含量的增加。 釋放到大氣中的過量二氧化碳中,大約有 30% 被地球海洋吸收。 雖然這聽起來可能並不重要,但即使是地球海洋中 pH 值和化學物質(自然或非自然)平衡的輕微變化也可能破壞生態系統,甚至導致該系統崩潰。 如果沒有平衡、功能齊全的海洋生態系統,生物群落和生物圈就會處於危險之中,並且可能會對地球的所有其他部分產生共鳴影響,包括對人類生活的直接影響。

它是如何開始的?

向大氣排放大量二氧化碳的行業。

人類工業化在大約 200 年前首次出現繁榮。 從那時起,化石燃料的使用和過量二氧化碳的產生一直是一個持續的問題。 隨著人類發展的增加,釋放到我們大氣中的污染物和氣體的水平也在增加。 同樣,森林砍伐和農業導致釋放的氣體類型發生重大變化,並為我們曾經繁茂的星球移除了大片植被。

碳循環碳循環負責維持環境中恆定的碳濃度。

燃燒化石燃料時最大的擔憂是二氧化碳排放量的增加。 森林是天然的碳匯,吸收二氧化碳並幫助地球保持平衡。 然而,隨著二氧化碳副產品的增加,森林被砍伐和砍伐,這意味著幫助過濾和保留多餘碳的樹木越來越少。 結果,碳被釋放到空氣中,而不是被植被吸收,而是被海洋吸收。 海洋可以吸收大量二氧化碳,但也並非沒有明顯的副作用。 添加碳引起的化學反應改變了水的離子平衡。 這會導致溶液更酸,從而導致地球海洋的“酸化”。 這種酸度增加的結果是巨大而危險的。

化學過程:深入了解

酸化是更複雜的化學過程的簡單術語。 首先,由碳和氧組成的二氧化碳溶解在由氫和氧組成的水中。 這會產生一種稱為 H2CO3 的碳酸,它是所有三種化學物質的化合物。 這是一種酸性溶液,可分解為氫離子和碳酸氫根離子 HCO3-。

什麼導致酸化?

化石燃料污染在車輛中燃燒化石燃料會將二氧化碳釋放到大氣中。

由於酸化是由二氧化碳增加引起的,任何導致碳排放的活動都會影響海洋酸化。 主要原因之一是化石燃料的燃燒。 化石燃料是在巨大壓力下長時間在地殼內合成的天然油和氣。 大多數這些燃料要么含有大量的碳成分,要么在燃燒時釋放二氧化碳。這意味著人類活動和工業化的大部分對碳排放和海洋酸化產生了負面影響。 當天然氣、石油或煤等燃料燃燒時,二氧化碳被釋放到大氣中,然後在那裡循環返回並被海洋吸收。 雖然碳循環永遠不會增加或減少其碳量,但人類燃燒和釋放碳的速度比自然吸收的速度要快得多。 化石燃料需要數千年的時間才能形成,但人類在過去 200 年左右的時間裡一直在快速燃燒它們。

砍伐森林森林充當碳匯,森林砍伐會在大氣中增加更多的二氧化碳,隨後在海洋中導致海洋酸化。

此外,主要的天然碳匯或碳吸收系統是森林植物和其他植物群。 人類在這方面也產生了負面影響,因為森林砍伐和樹木清理意味著大面積的植被被移除,這些植被曾經用作碳匯。 植物自然吸收並保留二氧化碳,因此植物壽命的減少意味著碳必須以其他方式吸收。 這是大氣中大量過量二氧化碳被海洋和大型水體吸收的主要原因之一。

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酸化對海洋生物的影響

pH 值的增加——即使是輕微的增加——都可能對海洋生物和海洋生態系統有害。 酸性水對貝類尤其有害。 許多甲殼類動物和帶殼海洋動物依靠碳酸根離子來建造它們的外殼。 碳酸鹽和鈣結合形成珊瑚和貝殼,但當海平面變得更酸時,碳酸根離子與過量的氫結合。 如果沒有所需的碳酸鹽,貝殼要么無法形成,要么無法正常形成,從而使這些海洋生物容易受到捕食者的攻擊。

由於大氣二氧化碳含量增加,翼足類動物的殼在越來越酸性的條件下溶解。 圖片來源:Elizajans/維基共享資源

同樣,酸是一種侵蝕劑,過酸的水會侵蝕這些完全相同的碳酸鈣化合物,例如珊瑚礁或牡蠣和軟體動物的殼。 食物鏈較低層的變化——例如小型甲殼類動物或蝸牛——會對系統的其餘部分產生巨大影響。 雖然小貝類似乎並不重要,但它們是其他大型海洋生物的食物來源——包括人類大量食用的魚類。 酸化不僅會破壞系統,還會使整個生物群落失去平衡,導致物種人口過剩或滅絕,以及食物鏈發生不可挽回的變化。

我們可以做什麼?

需要減少碳排放以遏制海洋酸化和氣候變化。

由於如此多的海洋酸化與碳排放有關,因此專注於減少碳足跡和空氣污染有助於減緩這種酸化過程。 同樣,直接排入水系統的化學廢物——無論是農業還是工業——都應該得到遏制。 此外,限制大規模農業和森林砍伐也有助於解決酸化問題。 維持自然碳匯,例如森林,將確保有適當的自然系統來過濾和保留一些多餘的二氧化碳。