海洋表層水域呈現(xiàn)酸化趨勢

易家康

研究世界大洋的科學(xué)家告誡，我們認識諸多嚴重后果之前，氣候變化可能變得無法控制。如果二氧化碳排放居高不下，海洋表層海水可能會變得除全球災(zāi)難期間外更趨酸化，這是3億年來從未出現(xiàn)過的現(xiàn)象。這項警告是根據(jù)自 1980年代以來世界大洋生物生產(chǎn)率下降6％的結(jié)論提出的。

加利福尼亞州勞倫斯·利弗莫國家實驗室氣象專家肯·卡爾德拉指出：“我們正在改變大洋的化學(xué)成份，而且我們不知道將會出現(xiàn)什么情況。”隨著大氣中二氧化碳總量不斷上升，更多氣體與海水反應(yīng)生成重碳酸鹽和氫離子，因而不斷增強表層海水的酸性。冰河期后海洋酸堿值為 8．3，工業(yè)化時代二氧化碳大量排放前酸堿值又降到 8．2。目前達到 8．1。

為了推測將來會發(fā)生的情況，卡爾德拉與同事米切爾·維克特采用“常規(guī)工業(yè)”方案推導(dǎo)，該方案貫穿本世紀二氧化碳排放上升與人口和經(jīng)濟增長呈正比例發(fā)展模式，然后隨著化石燃料消耗殆盡呈現(xiàn)下降態(tài)勢。常規(guī)工業(yè)方案預(yù)測大氣二氧化碳水平在約2300年前后達到百萬分之 1900的高峰值，是目前含量的5倍。研究人員推算由于海洋將吸收部分這種二氧化碳，到2300年表層海水酸堿值將降到7．4，并且保持這種低水平達數(shù)百年之久。

3億年以來，大氣二氧化碳含量曾經(jīng)幾度上升超過百萬分之2000水平。卡爾德拉認為由于海床上重碳酸鹽巖石起著天然緩沖劑作用，始終限制海水酸化，所以上述情況從未促使海洋酸堿值低于7．5。然而這一演變過程耗時1萬年左右，足以通過地質(zhì)構(gòu)造活動中和、沉積，但是無法控制人類活動或小行星碰撞地球之類自然災(zāi)害造成更為迅猛的變化。

現(xiàn)在尚不清楚如此劇烈的酸性變化會對海洋生物構(gòu)成多大影響。不過酸化有溶解碳酸鹽的發(fā)展趨勢，因此受危害最為嚴重的海洋生物將是那些具有鈣質(zhì)碳酸鹽外殼或外骨骼的海洋生物，諸如珊瑚和某些海藻。在巨大空間自成一體的溫室生物圈2號內(nèi)，以2倍二氧化碳大氣含量現(xiàn)狀的多次試驗顯示，這類動物體內(nèi)鈣質(zhì)碳酸鹽生成速度下降了40％。

同時，對公海葉綠素水平的衛(wèi)星觀測顯示，光合作用從二氧化碳中產(chǎn)生新生物所體現(xiàn)的主要生產(chǎn)率過去幾十年來顯著下降。戈達德空間飛

行指揮中心的研究小組對兩種儀器收集的信息資料進行比較：這兩種儀器分別是從1979— 1988運作的沿海區(qū)域顏色掃描儀和自1997年至今一直工作的海洋觀測廣域景色傳感器。研究人員發(fā)現(xiàn)自1980年以來海洋生產(chǎn)率已經(jīng)平均下降了6％。雖然存在地區(qū)差異，但是格雷格認為可能由多種因素造成。在北方水域海面溫度已經(jīng)升高，不斷降低水層間混合能力以及減少表層水域的營養(yǎng)供給。這種現(xiàn)象可能已經(jīng)削弱海洋生產(chǎn)率。與此同時，塵埃云系攜帶的過量營養(yǎng)物質(zhì)有可能已經(jīng)促進赤道水域生產(chǎn)率上升。

這種生產(chǎn)率下降可能只是部分地區(qū)一種自然循環(huán)，不過格雷格坦言我們對控制海洋生產(chǎn)率的諸多因素知之甚少，這些因素可能是一些不確定和無法查明的因素。他和從事相關(guān)研究的其他科學(xué)家告誡，若喪失控制二氧化碳水平能力，人類將注定走向死亡。

芝加哥大學(xué)全球碳循環(huán)專家戴維·阿徹指出：“我們正在支配地球化學(xué)循環(huán)，地球化學(xué)循環(huán)的現(xiàn)狀確實令人十分恐懼。”◆