海洋酸化的影响.docx

海洋酸化的影响时间：2013.12.21 中国海洋大学工程学院机械设计制造及其自动化12级 康李平 12090022021【摘要】：海洋酸化即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。酸碱度一般用pH来表示，范围为0-14，pH为0时代表酸性最强，pH为14代表碱性最强。蒸馏水的pH为7，代表中性。海水应为弱碱性，海洋表层水的pH约为8.2。当空气中过量的二氧化碳进入海洋中时，海洋就会酸化。 科学研究表明，由于人类活动影响，到2012年，过量的二氧化碳排放已将海水表层pH降低了0.1，这表示海水的酸度已经提高了30%。预计到2100年海水表层酸度将下降到7.8，到那时海水酸度将比1800年高150%。【关键字】：海洋酸化、二氧化碳、碳酸一、研究现状 1956年，美国地球化学家洛根罗维尔开始着手研究大工业时期产生的二氧化碳在未来50年中将产生怎样的气候效应。洛根通过监测发现：被释放到大气中的二氧化碳不会全部被植物吸收，有相当部分残留在大气中，且有大量二氧化碳被海洋吸收。2003年，“海洋酸化”这个术语第一次出现在英国著名科学杂志自然上。2005年，灾难突发事件专家詹姆斯内休斯进一步阐明了海洋酸化潜在的威胁。他的研究发现，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二氧化碳，估计总量达到45000亿吨，此后海洋至少花了10万年时间才恢复正常。2012年，美国和欧洲科学家发布了一项新研究成果，证明海洋正经历3亿年来最快速的酸化，这一酸化速度甚至超过了5500万年前那场生物灭绝时的酸化速度。2、 主控因素1 、海水酸化成因表层海水pH值上升的主要原因是由于大气中二氧化碳溶于海水中形成了碳酸海洋中的碳酸盐能降低这一过程带来的影响但是不同海域的海水中CO32-浓度不同(与温度等因素相关)，两极海域仅为热带海域的41，因此，不同海域海水酸化情况不同。2、二氧化碳的来源碳循环是地球上最重要的循环之一，二氧化碳是这一循环中的常见物质。它的释放过程主要存在于以下几个碳交换途径：(1)动植物通过呼吸作用生成二氧化碳和水。(2)微生物分解死去的动物和植物转化为二氧化碳或甲烷。(3)通过燃烧煤、石油、天然气或是其产品有机材料氧化它包含的碳，产生二氧化碳。(4)生产水泥的过程中，石灰石(碳酸钙)被加热生产石灰(氧化钙)和二氧化碳。(5)火山爆发和岩石风化作用释放到大气中的气体。(6)与海洋中的二氧化碳交换。来自化石燃料使用及土地利用变化对植物和土壤碳影响所产生的二氧化碳排放是大气二氧化碳增加的主要来源。据估算，自1750年以来，排放到大气中的二氧化碳大约有23来自化石燃料燃烧，13来自土地利用变化。这些二氧化碳有45留存在大气中，30被海洋吸收，其余的被陆地生物圈吸收。排放到大气中的二氧化碳，50在30a里被清除，30在几百年里被清除，剩余的20将在大气中留存数千年。3 、影响海水吸收二氧化碳的因素表层海水中含有的碳，主要形式表现为碳酸氢盐离子(超过90，其余大部分是碳酸盐)。一些因素如：温度、pH值、压力和其他离子的变化都影响海洋中碳元素的存在形式。海洋吸收二氧化碳大部分靠物理溶解，其次是化学反应，二氧化碳与水和矿物质生成碳酸盐。另外，藻类等生物有机体也可以依靠光合作用消耗大量二氧化碳。这些生物死后，转化的碳物质会随之沉积到海底。不过，不同地区的海洋吸收二氧化碳的能力不同，大约40的二氧化碳被极地海洋吸收，原因是二氧化碳在冷水中的溶解度高于温水。被海水吸收的二氧化碳再通过洋流重新分布到世界各地，因此不同海域的二氧化碳浓度也各不相同。从1950年开始，海洋吸收二氧化碳的量逐渐增加，这可能是因为二氧化碳在空气中的含量日益增加的缘故。但是2000年后，尽管海洋吸收的二氧化碳从绝对值来看并没有减少，但与陆地植被相比，吸收比例有所下降。究其原因有：温度升高降低了海水的二氧化碳溶解度；人们给海洋的二氧化碳越多，海水的酸性就越强，它吸收二氧化碳的能力相应就减弱了。4 、海洋中的碳循环溶解在海洋表面的这些可溶性无机碳，会因为直接与大气接触，而在一定条件下把溶解的二氧化碳释放出来。在不同温度压力情况下，二氧化碳在水里的溶解度不同，世界各地海平面的气压变化相对较小，但是温度变化较大，而二氧化碳在水里的溶解度，随着温度的升高会下降。在冬季，高纬度的地区水温寒冷，二氧化碳在水里的溶解度高；而在低纬度地区的温暖海面及夏季，二氧化碳在水里的溶解度低，溶解在水里的一些二氧化碳就会被释放。由于海洋的洋流、环流作用，不同温度的海水进行交换。总体来说，海水对于二氧化碳的交换基本平衡。在工业化之前，每年海洋从大气中吸收700亿t碳同时释放706亿t碳，相差不足1。新溶解在海水里面的二氧化碳基本都在海水表层。海水表层大约有总量9000亿t的碳。这些二氧化碳重新进入大气，也可能进入深层的海水。海水表层还有丰富的浮游生物，由于二氧化碳的生物泵作用，这些水生植物可以把海水表层的二氧化碳通过光合作用转变为有机质，这些有机质，可以形成可溶性的有机碳，或者随着生命体的死亡，沉到深层的海水里。每年浮游生物从海水表层吸收的碳是500亿t，同时有390亿t返还给海水表层，中层和深层海水含碳量高达37.1万亿t碳，是碳循环里面质量比例最大的部分。浅层海水向中层海水输送无机碳的速率为902亿t/a大约是浅层海水碳总量的110，同时中层海水也向浅层海水输送无机碳，速率为1010亿ta。不同层的海水的混合速度很慢，中层海水的混合需要几十年甚至上百年的时间来进行而深层的海水则需要上千年的时间来完成。最终会有一些碳沉积在海洋底部，速率为2亿ta。沉积在海底表面的碳总量是1500亿t。生物泵和溶解泵一起构成了海水的碳循环。三、变化趋势海洋生物 海洋上表层直接从大气中吸收二氧化碳，温度上升而密度变小，从而减弱了表层与中深层海水的物质交换，并使海洋上部混合层变薄，不利于浮游植物的生长。浮游植物的门类众多、生理结构多样，对海水中不同形式碳的利用能力也不同，海洋酸化会改变种间竞争的条件。在海水酸化较轻的地区，只有部分浮游植物受到影响，但在最为严重的地区，所有浮游植物的生存均遭受威胁。由于浮游植物构成了海洋食物网的基础和初级生产力，它们种类和数量的变化很可能导致从小鱼小虾到鲨鱼、巨鲸的众多海洋动物都面临冲击。此外，在pH值较低的海水中，营养盐的饵料价值会有所下降，浮游植物吸收各种营养盐的能力也会发生变化。而且，越来越酸的海水，还在腐蚀着海洋生物的身体，研究表明，钙化藻类、珊瑚虫类、贝类、甲壳类和棘皮动物在酸化环境下形成碳酸钙外壳，骨架效率明显下降。2013年3月，日本一个研究小组在英国自然气候变化杂志上发表报告说，海水酸化越严重，拥有坚硬骨骼并且能够制造珊瑚礁的珊瑚就越少，而柔软的海鸡冠则会增加。如果酸化过于严重，珊瑚在21世纪末就有可能消失。沿海气候 海水酸化导致海洋中大陆架的珊瑚礁大量死亡，而这会造成低地岛国，如基里巴斯和马尔代夫更容易为暴雨所侵害。人类生计 联合国粮农组织估计，全球有5亿多人依靠捕鱼和水产养殖作为蛋白质摄入和经济收入的来源，对其中最贫穷的4亿人来说，鱼类提供了他们每日所需的大约一半动物蛋白和微量元素。海水的酸化对海洋生物的影响必然危及这些人口的生计。全球气候 2012年11月，日本气象厅发表观测结果说，包括日本近海在内的西北太平洋正急速酸化，1984年以后的酸化速度达到过去250年平均速度的5倍，这可能加速全球气候变暖的进程。结语海洋是地球生物的起源，海洋酸化作为温室气体引发的又一个环境问题还有许多悬而未决的问题等待我们去解决。如今人类也越来越重视海水酸化这一问题，海水酸化不仅可能引发海水化学组分发生变化，还可能改变海洋生态系统的食物链，甚至对全球气候产生影响。研究海洋酸化问题能提高我国对海洋生态系统变化的能力并保护我国的海洋资源，因而对开发海洋资源中国来说，对海洋酸化应极度重视。【参考文献】：水科学与工程技术2011，（1）；中国期刊全文数据库；海洋酸化将导致海螺壳体不断溶解 /6927.html；