海洋酸化

2010年7月4日，我從北京出發，轉道挪威首都奧斯陸登上停靠在小城Longyearbyen的考察船“希望號”，然后一路向北航行。北極，這片遠離人間煙火的純凈之地，這片美麗而脆弱的極北之地，正在淪為人類燃燒煤炭石油的荒冢野墓。

什么是“海洋酸化”?

海洋酸化是一個新的研究領域，主要指海水吸收大氣中的二氧化碳后，發生反應形成碳酸從而導致海水酸度增加。該領域的大部分研究成果只是在近十年才發表出來的，還有很多問題需要解決，但有一點已經在科學界達成了共識：海洋的酸度正在發生著快速的，史無前例的變化。海洋酸化的加重，不僅將改變全球海洋的化學成分，而且將使得海洋生態系統面臨崩潰的威脅。它是繼氣候變化之后，世界科學家們發現的人類過度排放二氧化碳的又一個災難性惡果。

研究表明，海洋吸收了大約四分之一的由人類燃燒煤炭石油等化石燃料以及砍伐森林而產生的二氧化碳。每年，大約80億噸因人類燃燒化石能源而產生的二氧化碳被海洋所吸收，其體積大約相當于10億個奧林匹克標準游泳池大小，約等于15萬個杭州西湖的容積。科學家估計，從工業革命至今的約250年間，表層海洋的pH值由8.2下降到8.1，而pH是一個對數值，0.1的下降意味著酸度實際上增加了26％。微小的pH值變化會給生物體帶來巨大的后果。比如，通常人類血液和組織的pH值大約為7.4，如果pH值改變0.2或更多，不論升降，都會有生命危險。

讓科學家們擔憂的是海洋酸化的速度和程度。很多海洋生物在化學成分穩定的環境中經過數百萬年的進化，它們依賴于這樣的穩定環境。自工業革命以來海洋的變化比過去兩千萬年里發生的變化要快100倍。

如果繼續按照目前這種化石燃料消耗量和大氣二氧化碳濃度升高的趨勢發展，預計到2060年，海水酸度會上升120％。對復雜脆弱且內部相互聯系彼此依存的海洋生態系統而言，這就是一個重大問題。

大部分海洋生物在其“鈣化作用”形成貝殼和骨骼的過程中需要利用碳酸鈣，在這個過程中它們把碳酸氫根轉化成碳酸根從而形成碳酸鈣。海水pH值減小會降低碳酸根離子的量，從而導致生物體構建這些結構變得越來越困難。不要小看這一變化，我們通過研究發現，從食物鏈最底端的浮游生物如鈣化藻類珊瑚蟲類，到我們日常餐桌上出現貝類、甲殼類和棘皮動物如海參等，在酸化環境下形成碳酸鈣外殼，骨架效率明顯下降。在意大利的伊斯基亞島(lsland ofIschia)進行的實驗表明，當達到2100年大氣二氧化碳濃度的海洋酸化條件時，生物多樣性會減少30％。

這些海洋生物構成了海洋食物鏈的基礎和初級生產力，如果海洋酸化使食物鏈上的關鍵物種的豐度變化或滅絕的速率發生大的變化則很可能導致從小魚小蝦到鯊魚，巨鯨的眾多海洋動物都會發生大的變化。

從我們人類來說，我們依賴海洋生態系統提供全方位的服務包括從漁業獲得的食物，旅游和體閑娛樂業的收入，生物地球化學過程產生的氧和營養物質等。所有這些都會因海洋酸化發生改變，或者在很多情況下發生退化。想像一下，假如海膽消失或經濟魚類的幼苗量下降，那么，對日本的漁業將會產生多大的經濟影響呢?

對于本次北冰洋考察，海洋酸化國際項目首席科學家UIf Riebesell表示，“我們的研究將著重于對北極食物鏈的調查研究，希望從中收集到北極生物對于海洋酸化敏感性的最新科學證據。”

由于冷水要比熱水能吸收更多的二氧化碳，所以北極地區受到海洋酸化的影響最為迅速也最為嚴重。而之前進行的所有海洋酸化實驗都是在實驗室內進行的且研究的只是酸化對單個有機體的影響。故此，科學家們選擇在北冰洋這樣的自然條件下來調查海洋酸化對該海域生態系統的影響。

“希望號”奔赴北冰洋

2010年5月底 綠色和平 希望號(Esperanza)科學考察船起錨離港，向北極地區航行，正式啟動為期兩個多月的北冰洋危機科學考察活動。綠色和平與包括德國海洋科學研究所(IFM-GEOMAR) 中國廈門大學在內的來自全球九個國家11個大學研究所的35位科學家 共同參與到這項有史以來最為全面的海洋酸化實驗。

我的同事綠色和平駐英國埃克賽特大學研究實驗室Dayid Santillo博士曾非常生動地對我們預示“海洋酸化”的威脅：海洋酸化猶如一顆水下定時炸彈，它是為什么全球必須立刻大幅削減二氧化碳排放的另外一個重要原因。倘若各國政府放任全球二氧化碳排放持續增長，海洋生物將會遭受海洋酸化威脅的滅頂之災。

我們的考察船“希望號”在北極的任務之一，就是協助參與國際海洋酸化項目的研究人員把把九個巨大的生態實驗儀器(Mesocosm)及其他30噸科研設備從德國的基爾港口運往挪威北部Svalbard群島西海岸的Kong's fjord(北緯79度左右)地區，這里距離北極點僅有650海里。隨后這些 大試管被投入附近海域以開展海洋酸化實驗。

這九個“大試管”(Mesocosms)每個重兩噸 有雙層巴土高能夠裝入50立方米的海水。科學家們根據二氧化碳在大氣中的濃度范圍，從390ppm(現在)到1250ppm(下個世紀中期)，設置了九個實驗梯度將其注入到試管中，從而代表不同水平的海洋酸化值以模擬其對海洋生物的影響。

每天隨船的科學家們都會從各個試管中采集樣本，來觀測海水化學成分和海洋生物的變化，最后，通過對這些水樣進行比較，來預測不同大氣二氧化碳濃度條件下海水的酸化程度，從而分析北冰洋不同海洋生物對各種海洋酸化程度的響應。

在北極海域食物鏈最底端大量的浮游生物當中有一種非常漂亮的叫做海蝴蝶(pteropods)的屬于翼足目的小動物，因為有像蝴蝶翅膀一樣的雙足可以在海水中游來游去而得名。生態系統里所有的生命都最終要依賴于像它這樣微小的浮游生物，我們所知名的較大的浮游動物均是以這些微小的不夠知名的浮游生物為食的。

在之前的實驗中我們就發現了，像海蝴蝶這類的浮游生物其鈣化過程尤其容易受到海水酸度變化的影響，它們的貝殼可以用來保護自身不被掠食以及在海水中的垂直移動。在酸化的海水中貝殼生長緩慢，隨著海水酸度增加貝殼開始剝皮甚至逐步分解。

科學家們已經確認了海洋酸化會產生嚴重后果，但是，什么尺度的二氧化碳濃度海洋酸化對整個生態系統的影響惡劣到什么程度，這個我們不知道。這也是我們進行本次實驗的原因。

“最終，實驗非常成功”，UIf Riebesell教授表示，我們不僅取得了豐富的海洋酸化對北極海域影響的科研數據，并從實驗中證實了酸化會對該區域的食物鏈乃至整個生態系統產生一定影響的事實。

中國的二氧化碳排放

既然海洋酸化起因于二氧化碳，而煤炭燃燒又是全球最大的溫室氣體排放源，那么，作為全球最大的溫室氣體排放國，中國自然而然在北冰洋地區海洋酸化的過程中難辭其咎。中國是全世界煤炭開采量和消費量最大的國家，煤炭占中國能源消費的七成之多，其中耗煤量最大的是電力行業。中國是世界第二大電力生產國和消費國，2008年發電總量達到34334億千瓦時僅次于美國。中國電力行業對煤炭的過度依賴，阻礙了中國更加積極地應對氣候變化。

中國經濟的快速發展也推動了火電的迅速增長。截至2008年底，我國發電設備裝機容量達到7，92億千瓦，其中火電裝機占75％。但與此同時，大規模的火電發展也給中國造成了巨大的環境損失，特別是燃煤發電產生的大量二氧化碳排放。

綠色和平于2009年發布的《中國發電集團氣候影響排名》報告中，對裝機容量和發電量均占中國總量一半以上的十大發電集團的氣候影響進行了排名，分析結果顯示：十大發電集團2008年的總耗煤量超過5.9億噸，占全國煤炭總產量的五分之一，巨大的耗煤量導致了巨大的二氧化碳排放量。2008年，僅排名前三的發電集團(華能，大唐和國電)的二氧化碳排放量總和，就比同年英國全國的排放量還要多。

嚴重依賴煤炭的中國，近年來正在遭受干旱，熱浪，洪澇災害等極端天氣的頻繁侵襲，中國已經成為氣候變化的最大受害者之一。中國為大規模的煤炭使用付出高昂的環境社會和健康成本。報告估算，僅2008年，十大發電集團所消耗的煤炭造成的環境損失就高達870億元人民幣。

綠色和平中國再次進入北極

本次海洋酸化考察將分為兩個階段 第一階段從5月27日至6月4日，第二階段從7月6日至7月12日，我非常榮幸地能夠參與到第二階段的考察，這也是繼去年綠色和平中國派員前往北極地區考察冰川融化之后再次出征，見證環境危機下的北極地區。作為氣候與能源項目主任，除了主要參與到氣候變化與能源領域的工作，我的重點工作之一就是可再生能源項目在中國的推廣。與陸地環境相比，我們對海洋及其海洋生態系統的了解是非常少的。地球正處在環境威脅的陰霾下，我希望我們的北極考察+能夠讓更多的公眾進一步了解到地球面臨的多種環境危機，從而由自身做起節能減排。請加入我們，共同來拯救我們的地球家園。