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变酸的海洋:每小时吸收百万吨二氧化碳(图)

来源:华夏地理       更新时间:2011-4-29 12:55:47
 
我们三人都潜入水中。布亚带着把小刀,她从一块岩石上撬下几只帽贝,这些倒霉蛋在觅食的过程中不慎进入腐蚀性过强的水域,它们的外壳极薄,几乎透明。二氧化碳气泡如水银珠般从海底升腾。我们继续往前游,一片片海草在我们身下摇曳。水草呈鲜绿色,因为通常覆盖在草叶上使其颜色变暗的微生物已消失不见。远离火山口的地方常见的海胆在这里也不见踪迹,因为它们连轻度酸化的海水都难以忍受。一群群几近透明的水母从我们身旁漂过。“小心,”霍尔-斯潘塞发出警告,“水母扎人。”

  除了水母、海草和藻类,阿拉贡堡周边火山口分布最密集的区域内,就几乎没有什么别的生物了。即便是在几百米以外,许多本地物种也无法存活,那里的海水酸度相当于全球各大洋将于2100年达到的水平。“通常来说,受污染的海港里只有少数几个类似杂草的物种能够应对急剧变迁的环境,”我们回到船上后,霍尔-斯潘塞说,“与二氧化碳剧增时的情况一样。”

  工业革命开始至今,矿物燃料(煤、石油、天然气)燃烧和森林砍伐已经导致超过5000亿吨的二氧化碳排放量。众所周知,如今大气中的二氧化碳含量是80万年甚至更长时间以来的最高水平。

  而不为众人所知的是,二氧化碳排放也在对海洋造成改变。空气与水频繁进行气体交换,因此,排入大气的任何物质,都会有一部分最终进入海洋。在风力作用下,这些物质迅速溶入深度大约几百米的水域内,之后经过数百年的时间,洋流再将其运送到大海深处。20世纪90年代,由各国科学家组成的国际研究小组执行了一项规模庞大的任务,其中包括从世界各地区不同深度的水域中收集7.7万多份海水样本,并对这些样本进行分析。这项工作花费了15年的时间,其结果向人们展示出,过去二百年里,人类排放的二氧化碳中有30%被海洋吸收。如今,海水仍在以每小时百万吨左右的速度吸收二氧化碳。

  对于生活在陆地上的居民来说,这一过程有其益处:海洋从大气中吸走1吨二氧化碳,造成全球气候变暖的祸源也就少了1吨。但对海底生灵来说,就是另一番情形了。美国国家海洋和大气管理局负责人、海洋生态学家简· 卢布琴科把海洋酸化称作与气候变暖破坏力相当的“同级别杀手”。

  根据氢离子浓度测量酸性得出的pH值范围为0~14。pH值低的是强酸,比如盐酸,可充分释放氢离子(比碳酸要更加充分);而pH值高的则是强碱,比如碱液。纯净蒸馏水的pH值是7,属于中性。海水应该呈弱碱性,海面附近pH值为8.2左右。目前,二氧化碳排放导致这一水域的pH值降低了0.1,由于pH值与里氏震级一样按对数计算,所以即便是数值上的细微改变,也会引起巨大变化。pH值下降0.1,意味着酸度提高了30%。如果保持现在的势头,2100年海面pH值将下降至7.8左右。到那时,海水的酸度将比1800年高出150%。

  迄今为止发生的酸化现象可以说是不可逆转的。尽管从理论上来说,可通过往海水中添加化学药剂来抵消过剩二氧化碳的作用,但在实际操作中,所需要的药剂量却大得惊人:例如,要想抵消1吨二氧化碳,至少需要2吨石灰,而当今世界每年排放的二氧化碳就有300多亿吨。

  同时,能够抑制酸化的自然进程(比如陆地上岩石的侵蚀)发生速度又太慢,在短暂的人类历史上发挥不了什么作用。即便可以从今天起停止二氧化碳排放,要想让海洋恢复至工业革命之前的化学状态,也需要数万年时间。

  海水酸化可导致无数后果。酸化的海水利于某些海洋微生物生长,却导致另外一部分微生物衰亡,因此可能会改变海水中铁和氮等关键营养元素的含量。基于类似的原因,能够穿过海面的阳光也可能会增加。通过改变海水的基本化学成分,酸化作用还将把水体吸收和消灭低频声波的功能降低40%,导致海洋某些区域噪音变大。另外,海水酸化还会干扰某些物种的繁殖,阻碍另外一些物种利用碳酸钙形成外壳和坚硬外骨骼的过程。科学界对最后这两种作用的记录最为详实,至于历史能否证明它们是影响力最大的作用,仍然属于未知。

  2008年,150多名顶尖研究员联合发表了一份声明,称他们“对近期海洋化学状态的急剧变化深感忧心”,这些变化可能在几十年内“对海洋生物群落、食物链、生物多样性及渔业造成严重影响”。海洋暖水区中的珊瑚礁处境最危险,但由于二氧化碳在冷水中更易溶解,因此实际上海水酸化的影响力可能最早体现在两极地区。科学家已经观测到南北两极的翼足类动物(小型海螺,是鱼类、鲸类和鸟类的重要食物)出现了明显变化:实验表明,翼足类动物的外壳在酸化海水中生长速度大幅减缓。

  各种生物能够适应化学成分改变后的海水吗?阿拉贡堡给出的答案不尽如人意。在我造访该岛时霍尔-斯潘塞告诉我,此地的火山口向水中倾倒二氧化碳已有至少一千年的时间,但是p

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