在最近的氣候變化流行中,二氧化碳對許多生態系統(包括海洋系統)都具有負面影響。大氣中有害酸濃度的變化使海洋變得更加酸性,而二氧化碳含量的增加對地球的生物多樣性也有不利影響。因此,許多物種正在發現其棲息地發生了變化,從而導致物種資源減少。例如,具有精緻碳酸鹽殼或骨架的生物會因海洋酸平衡的輕微變化而減弱,從而導致物種減少。目前在海洋中發生的過程是酸化,這是一種物質的pH值低於正常值的情況。最近,已經認識到,使地球變暖的更高的大氣二氧化碳是以改變海洋化學性質為代價的。這就提出了一個問題,海水中二氧化碳濃度的變化如何影響海洋生物?
海洋水質
海洋酸化是由於大氣中二氧化碳的吸收導致地球海洋pH的持續降低。當二氧化碳溶解在海洋中時,就會形成碳酸。諸如二氧化碳之類的酸會增加氫離子的濃度。當氫離子濃度較高時,pH下降。隨著時間的流逝,地表水中pH值的迅速下降逐漸混入深水中,從而影響了海水的化學成分。海水的範圍從鹼性到鹼性,海洋酸化涉及向酸性條件的轉變。由於海洋化學的快速變化,海洋生物沒有時間適應pH值海水的變化。這會對海洋生物產生有害影響,影響化學通訊,繁殖和生長。
當空氣中的二氧化碳氣體溶解到海水中時,它會變得更酸性。海洋生物的骨骼構造對酸度特別敏感。這種較高的酸度對海洋生物造成了可怕的影響,例如,軟體動物發現很難建造貝殼,微小的動物和珊瑚礁死亡。
如前所述,海洋是弱鹼性的,pH值為8.06。碳酸鈣是與氫離子結合的海洋貝殼的關鍵成分。二氧化碳與海水反應形成碳酸時會形成碳酸鈣,導致碳酸氫根離子增加,海水的pH值降低。這導致較高的酸度,從而抑制了海洋生物的生長,因此影響了生物的繁殖。
研究表明,如果以當前的速度繼續使用二氧化碳,到本世紀末,海洋的pH值已從8.2降至8.1,並且有望進一步下降0.4 pH單位。這是一個重大變化,例如pH 4的酸性是pH 5的十倍,酸性是pH 6的100倍。
大氣中二氧化碳的含量增加,導致海洋的pH值降低。從1990年到2008年,pH值已從大約8.13下降到8.08。這是由於溫室氣體的增加,導致更多的二氧化碳被吸收到海洋中。
隨著二氧化碳水平隨著時間增加,海洋的pH值有明顯的下降趨勢。
由於海洋酸度,海洋生物的豐度降低了。這是他們成長,發展和生存技能變化的結果。因此,海洋生物必須學會生存和適應,因為周圍的水具有越來越高的氫離子濃度。海洋貝殼是受其棲息地pH降低影響的許多生物之一。
這是海洋酸化的有害影響之一。類似於軟體動物,珊瑚必須能夠獲取海水中的鈣以建立其堅硬的骨骼。珊瑚由碳酸鈣組成,並由於海洋酸化而經歷相同的化學分解過程。這導致珊瑚經歷了適應性變化,例如變得更加脆弱並且對降低的pH值具有適應性,以便在不斷變化的海洋生態系統中生存。
海水中pH值的下降影響了許多生物,但是並非所有人都有數據來證明它們是否與所發現的信息相符。這是因為海洋遼闊,並非所有生物都已被正式記錄或發現。該研究沒有考慮到未發現的海洋生物的局限性以及海洋酸化對其的影響。
不同的海洋物種具有不同的體內穩態水平(Biology for Kids,2018)。在該報告中也沒有討論降低pH值的效果在生物之間如何變化。
海洋酸化的問題在於變化的持久性,因為風險來自終生暴露於較低pH值的環境。酸化的快速步伐將影響鈣化生物體適應的程度。
酸二氧化碳對海洋生物的生存有害,並具有改變海洋生態系統中海水正常鹼性條件的能力。這是由於海洋中溶解的二氧化碳增加了氫離子,從而降低了pH值並引起了海洋酸化。
通過人工方法(例如添加化學藥品)減少海洋酸化的能力尚未得到證實。這些技術充其量只能在非常局部的規模上有效,並且還可能對海洋環境造成破壞。應該採取協調一致的措施來監測溫室氣體對海洋的影響。還必須建立包括pH值在生物體和生態系統範圍內影響的模型。減少排放到大氣中的二氧化碳是一種最大程度地減少海洋大規模和長期變化的風險的有效方法。