海洋酸化研究研究概况

1、广西师范学院课程论文论文题目： 海洋酸化研究概况学生姓名：何筱昕学 院：化学与生命科学学院专业年级：11化本二班课程名称：环境化学成 绩：教师签字： 批改日期:海洋酸化的研究概况何筱昕广西师范学院化学与生命科学学院11化本二班摘要：二氧化碳的大量排放不仅导致了全球气候变暖，也使海洋酸化 程度加剧。本文分析海洋酸化的成因，阐述海洋酸化的危害，介绍 国内外对海洋酸化问题的研究进展；提出控制海洋酸化的举措。 关键词：海洋酸化；二氧化碳；生态系统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。海洋酸化的定义比较简单，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【2】。海洋酸化的成因分析人类排放到大气中的CO2主要来源于化石燃料的燃烧、水泥的 生产、农业以及森林的砍伐。据统计：2008年人类排放的CO2约达 到100亿t，其中来自化石燃料燃烧和水泥生产产生约8.7 士0.5亿t ;砍伐森林产生的CO2为1.2 士 0.7亿t ;工业革命以来，累 计人类CO2产生5600亿t，其中不到一半的碳留在空气中【3】。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【4】。根据报道，进入到大气的 CO2浓度已经从280卩L/L（ 1750 年）

3、，上升到目前的383卩L/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值目前已经下降了 0 . 1个单位，并且到本世纪末将再下降 0 . 4个单位，到2250年下降 0. 7个单位【5】。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，根据最近的研究，在过去巧0年中,HaCOI = H+HCCr HCOf =+（；过量p_|j 1的二氧化碳溶解人海水，导致了海洋的pH平均值从8.2下降到7.9 可见,海水的确正在变酸。另一个后果则是增加了碳酸和碳酸氢根离海洋通过海水

4、表面吸收大气中的二氧化碳，随后二氧化碳与水O.lflf反应形成碳酸。这种弱酸大部分电离为氢离子和碳酸氢根离子。 其中 一些碳酸氢根离子还可以继续电离产生氢离子，町2次电离产生的氢离 子升高了海水中氢离子的浓度，即降低了海水的pH,使得海洋酸化， 具体过程可用以下方程式表示：1创I表层綁水Hl F降趋孙側海洋酸化的危害2.1对海洋生物的影响2.1.1对钙化生物的损坏海洋中有两种富含钙的岩石：文石和方解石，海洋中的碳酸钙就是 由这两种岩石溶解而来的。海洋中的动物性浮游生物（翼足类）和珊瑚 通常利用文石的碳酸钙构成身体的支撑结构，非常坚硬；而植物性浮游生物（圆石藻类）及有孔虫的身体支撑结构则是利用方

5、解石的碳 酸钙构成的。由于文石的溶解性比方解石更好，因此翼足类和珊瑚可能会更早受到海洋酸化的影响。以珊瑚为例，珊瑚看似是植物，实则为动物。当海洋酸化时，碳酸 根离子减少，形成珊瑚骨骼的材料减少，珊瑚生长减慢；当海水中碳酸 钙浓度低于饱和点后，珊瑚已形成的骨骼就会溶解以补偿碳酸钙的不 足。2.1.2 对非钙化类生物的影响海洋酸化对非钙化光合生物与非钙化动物也会产生影响，如促进藻类与浮游动物的呼吸作用，影响藻类的无机碳获取机制，动物受精 过程及鱼类嗅觉系统等.海洋酸化对鱼类的多种感觉器官，如嗅觉、 化学感觉和听觉等均会产生不同程度的影响 .实验结果展示，酸化 环境中长大的鱼比正常条件下长大的同类较

6、易被敌害捕食 。例如破 坏鱼类的嗅觉系统，改从而变化学信号介导的仔鱼行为。 同样在小丑 鱼实验发现，C02浓度提高到700 mol/mol时，4 d后其仔鱼行为 学和对照组出现明显差异，将近50%的仔鱼失去判断能力（主要包括 摄食和躲避敌害）；而在850卩mol/mol下，所有仔鱼从第2天就 其失去躲避捕食的能力【6】。另外，鱼类的生物电场与电（磁）感受能力也可能会受水中H+浓度 增高的影响，为此，海洋酸化可能会影响鱼类利用电场的生理及行 为，如洄游、摄食和繁殖等行为 刀。2.2对人类经济社会生活的影响正如科学界所认识的那样：“海洋酸化因人类活动导致，反过 来对人类社会产生影响”。海水pH值下

7、降将直接影响到人类社 会的食物供给、经济利益和生活方式2.2.1海洋渔业海洋酸化对海洋生物产生的影响，直接影响到海洋生物资源的数 量和质量，导致商业渔业资源的永久改变，最终会影响到海洋捕捞业 的产量和产值，并威胁数百万人口的粮食安全。海洋酸化是影响渔业 生产的一个重要因素，在影响渔业生产的各种复杂关系中，渔业生产 的经济产值受海水化学性质变化影响的部分有多大，目前还没有令人信服的预测。但鉴于全球渔业总产量中海洋捕捞量逐年递减的趋势以 及生态系统的潜力和人类适应气候变化措施的加强，人们可以合理的 假设,与海洋酸化有关的直接影响可能增加海洋渔业生产成本约10%,每年大约100亿美元。2.2.2珊瑚

8、礁旅游业珊瑚礁是海洋生物的重要栖息地，是防护海岸线、抵御风浪侵蚀的天然屏障，也是滨海旅游和潜水等娱乐活动的理想场所。珊瑚礁旅 游与海岸线防护作用的单位价值各地区有很明显的差异。据联合国环境规划署（UNEP）2001年估计,世界热带海洋珊瑚礁的面积约 284 300 km2,若假定珊瑚礁每年产生的经济产值为10万美元/a#km2,那么世界范围珊瑚礁的经济产值约为 300亿美元/a（此估算与上述渔业生产 的产值有一定重合）。这些产值中有很大一部分将来可能因水温上升、 污染和包括海洋酸化在内的环境变化而面临着危险。这些珊瑚礁将来 如何随这些环境因素的变化而变化，我们还不了解，因而现在的模型 还不能区

9、分海洋酸化及其它环境压力对珊瑚礁的作用。但是，现在我 们可以肯定的是，在本世纪或下一世纪，海洋酸化将是影响鱼类种群 和珊瑚礁生长的重要因素。有人估计认为，海洋酸化每年造成的经济 损失将以百亿美元计正如科学界所认识的那样：“海洋酸化因人类活动导致，反过来对人类社会产生影响”。海水pH值下降将直接影响到人类社 会的食物供给、经济利益和生活方式。控制海洋酸化的方法从根本上遏制海洋酸化，有两种办法，一是利用大规模的工程手 段中和海洋酸性，二是控制二氧化碳的释放。加大对CO2回收和利 用的研究力度。目前一种新型的技术手段在实验室中已被研发出来， 即用环氧烷烃和二氧化碳为原料合成环碳酸酯。环碳酸酯经济价值

10、较高且用途广泛，可用于清洁及萃取分离，还可作为高能密度电池 （如锂电池）。海洋酸化研究展望海洋研究科学委员会（SCOR）政府间海洋学委员会（IOC）和国际 原子能机构（IAEA）海洋环境实验室等国际组织，已将海洋酸化问题研 究列为国际合作的重点领域，一方面在国际地圈与生物圈计划（IGBP）一类的现有计划中增加海洋酸化问题研究的比重，另一方面制定了如海洋生物地球化学和生态系统综合研究(IM-BER)等新计划,开展与海 洋酸化问题相关的研究。美国、欧洲、日本、韩国、澳大利亚等国家 亦加强对本国海洋酸化问题研究的支持力度。参考文献【1】但世辉，王向东.二氧化碳的另一面一海洋酸化【NJ .化学教 育.

11、2013(9).【2 Guinotte J M ， Fabry V J . Ocean acidification and itspotential effects on marine ecosystems. Annals of the NewYork Academy of Sciences , 2008, 1134: 320-342 .【3 Scott C. Doney, William M. Balch, Victoria J. Fabry etal. Ocea nacidificati on, a cirtical emerg ing problem for theocea n scie

12、 nesJ.Ocea no graphy,2009,22(04).【4刘洪军，张振东，官曙光，于道德，郑永允.海洋酸化效应对海水鱼类的综合影响评述. 生态学报，2012, 32( 10) : 3233-3239.【5 Caldeira K , Wickett M E . Oceanography: anthropogenic carbon and ocean pH . Nature , 2003, 425( 6956) : 365-365【6 MundayP L, Dixson DL, Donelson J M, Jones GP, Pratchett MS, Devitsina GV, D ving K B. Ocean acidification impairs olfactorydiscriminationa