潘慧,12级土木工程,海洋酸化及其对海洋生物的影响

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1、海洋酸化及其对海洋生物的影响潘慧12090012034（中国海洋大学工程学院土木工程，青岛266100）摘要：工业革命以来人类活动产生的巨量CO2进入大气层不仅产生严重的温室效应也使得全球海洋出现酸化现象。本文主要介绍了海洋酸化现象的基本概念、问题的产生以及发展，并且简单阐述了海洋酸化对海洋生物的影响，在此基础上对海洋酸化现象的研究重点做了简单说明，它可能对海洋生态系统的平衡产生重大的影响。关键词：海洋酸化;海洋生物;影响;CO21海洋酸化的概念、问题的产生及发展海洋酸化（OceanAcidification，OA）的定义比较简单，也容易理解：由于海洋吸收人类活动排放的一些化学物质，包括碳，氮

2、，硫的化合物而引起的海洋pH值的持续降低，也就是说海水逐渐变酸的现象[2]。虽然在某些特定的近岸海域，氮硫的化合物同样对海洋酸化起到很重要的作用，但是主要成因还是海洋对CO2的吸收所致由于人类的活动，导致大量CO2释放到环境中，对于大气来说最显著的就是温室效应，但是事实上，这个效应由于海洋的存在而被延缓，因为大气中CO2超过30%被海洋吸收，也就是说，正是海洋的存在延缓了由CO2引起的全球变暖速率，但同时也导致了海洋自身的酸化[5]。2003年，海洋酸化（OceanAcidification，OA）这一术语第一次出现在《自然》杂志中[1]。2005年，灾难突发事件专家詹姆斯·内休斯进一步描绘出

3、海洋酸化潜在的威胁，他通过研究发现，距今5500万年前，海洋里曾经出现过一次生物灭绝事件，罪魁祸首就是溶解到海水中的CO2，估计总量达到45000亿t，此后海洋至少用了约10万年时间才恢复正常得以度过难关。海洋吸收CO2的直接后果就是增加氢离子的含量，这也是pH值降低的主要原因，另一个后果则是增加了碳酸和碳酸氢根离子的浓度而作为平衡式（1）的产物碳酸根离子，在p（CO2）增大的情况下，导致平衡式（2）向右移动，从而降低了CO32-的浓度，这两个简单的过程影响着几乎所有的海洋生物，具体流程见图1所示[3]。CO2+H2O↔H2CO3↔H++HCO3↔2H++CO32-（1）CO2+H2O+CO3

4、2-↔2HCO3-（2）图1海洋酸化过程根据报道，进入到大气的CO2浓度已经从280μL/L（1750年），上升到目前的383μL/L，这个水平是65万年内的最高水平，并且在本世纪还会以每年0.5%的速度递增，对应于大气CO2浓度的上升，与工业革命前相比海洋的pH值已经下降了0.12个单位，相当于海水中的H+浓度上升了30%，按此估算，到2100年，海洋平均pH值将比现在下降0.3~0.5个单位，即从现在的8.1左右下降至7.6左右，海水中的H+浓度相当于现在海水中H+浓度的3倍，到那时，海水酸度将比工业革命开始时约大100%~150%。图2给出了距今2500万年前到现在全球海水平均pH值的对

5、比（未来预测为以IPCC方案为基础的模型的衍生值）；图3给出了2000-2300年全球海水平均pH值在大气中CO2不同稳定体积分数下的下降趋势。从图3可以看出，到2300年，全球海水pH平均值有可能会下降约0.5[4]。图2过去和目前的表层海水pH值图3不同CO2体积分数下表层海水pH值下降趋势2海洋酸化的影响2.1海洋酸化对生态系统的影响海洋酸化对生态系统的影响，已经被世人所了解和接受。研究表明，海洋酸化将严重影响生物石灰化（calcification）过程，而石灰化是珊瑚和软体动物外壳形成的必要条件。因此，热带和亚热带地区的珊瑚将受到海洋酸化的严重影响，这也预示着暗礁（由珊瑚形成）的稳定性

6、和寿命也将受到影响，以至于影响到栖息在这些环境的生物。其他将受到影响的有石灰化过程的生物是浮游植物和浮游动物。这些生物是海洋中鱼类和其他动物的主要食物来源。由于是单细胞生物，浮游生物对外界环境变化极其敏感，部分海域的酸化将不仅导致浮游生物群落结构、生物多样性产生重大变化，还将对海洋中其他生物群落甚至整个海域生态系统造成重要影响[2]。2.2对海洋碳酸盐系统的影响[6]海洋钙化生物珊瑚（corals）、有壳翼足目（shelledpteropods）、有孔虫（foraminifera）、颗石藻（coccolithophores）、软体动物（mollusks）、棘皮动物（echinoderms）等利

7、用海水CO32-生成钙质骨骼或保护壳海洋酸化下，CO32-的浓度降低，海洋钙化生物的钙化作用将受到抑制Hall-Spencer等对地中海一个火山口附近高CO2区的生态系统进行调查，发现随着p（CO2）的增加和pH值的降低，海胆和钙化藻显著减少，当pH值小于7.6时，它们的丰度降至零。在两倍于现今大气p（CO2）水平下，海洋生物钙化总量将减少20%-40%。几乎所有室内和围隔生态实验都显示生物钙化率