海洋酸化研究研究概況

1、廣西師范學(xué)院課程論文論文題目： 海洋酸化研究概況學(xué)生姓名：何筱昕學(xué) 院：化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院專業(yè)年級：11化本二班課程名稱：環(huán)境化學(xué)成 績：教師簽字： 批改日期:海洋酸化的研究概況何筱昕廣西師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院11化本二班摘要：二氧化碳的大量排放不僅導(dǎo)致了全球氣候變暖，也使海洋酸化 程度加劇。本文分析海洋酸化的成因，闡述海洋酸化的危害，介紹 國內(nèi)外對海洋酸化問題的研究進(jìn)展；提出控制海洋酸化的舉措。 關(guān)鍵詞：海洋酸化；二氧化碳；生態(tài)系統(tǒng)2003年，“海洋酸化”這個術(shù)語第一次出現(xiàn)在英國著名科學(xué)雜志 自然上。海洋酸化的定義比較簡單，也容易理解：由于海洋吸收 人類活動排放的一些化學(xué)物質(zhì)，包括碳，氮

2、，硫的化合物而引起的海 洋pH值的持續(xù)降低【2】。海洋酸化的成因分析人類排放到大氣中的CO2主要來源于化石燃料的燃燒、水泥的 生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)以及森林的砍伐。據(jù)統(tǒng)計：2008年人類排放的CO2約達(dá) 到100億t，其中來自化石燃料燃燒和水泥生產(chǎn)產(chǎn)生約8.7 士0.5億t ;砍伐森林產(chǎn)生的CO2為1.2 士 0.7億t ;工業(yè)革命以來，累 計人類CO2產(chǎn)生5600億t，其中不到一半的碳留在空氣中【3】。大氣中CO2超過30%被海洋吸收，也就是說，正是海洋的存在 延緩了由CO2引起的全球變暖速率，但同時也導(dǎo)致了海洋自身的酸 化【4】。根據(jù)報道，進(jìn)入到大氣的 CO2濃度已經(jīng)從280卩L/L（ 1750 年）

3、，上升到目前的383卩L/L ,這個水平是65萬年內(nèi)的最高水平， 并且在本世紀(jì)還會以每年 0 . 5%的速度遞增。對應(yīng)于大氣 CO2濃 度的上升，與工業(yè)革命前相比海洋的pH值目前已經(jīng)下降了 0 . 1個單位，并且到本世紀(jì)末將再下降 0 . 4個單位，到2250年下降 0. 7個單位【5】。海洋吸收CO2的直接后果就是增加氫離子的含量， 這也是pH值降低的主要原因，根據(jù)最近的研究，在過去巧0年中,HaCOI = H+HCCr HCOf =+（；過量p_|j 1的二氧化碳溶解人海水，導(dǎo)致了海洋的pH平均值從8.2下降到7.9 可見,海水的確正在變酸。另一個后果則是增加了碳酸和碳酸氫根離海洋通過海水

4、表面吸收大氣中的二氧化碳，隨后二氧化碳與水O.lflf反應(yīng)形成碳酸。這種弱酸大部分電離為氫離子和碳酸氫根離子。 其中 一些碳酸氫根離子還可以繼續(xù)電離產(chǎn)生氫離子，町2次電離產(chǎn)生的氫離 子升高了海水中氫離子的濃度，即降低了海水的pH,使得海洋酸化， 具體過程可用以下方程式表示：1創(chuàng)I表層綁水Hl F降趨孫側(cè)海洋酸化的危害2.1對海洋生物的影響2.1.1對鈣化生物的損壞海洋中有兩種富含鈣的巖石：文石和方解石，海洋中的碳酸鈣就是 由這兩種巖石溶解而來的。海洋中的動物性浮游生物（翼足類）和珊瑚 通常利用文石的碳酸鈣構(gòu)成身體的支撐結(jié)構(gòu)，非常堅硬；而植物性浮游生物（圓石藻類）及有孔蟲的身體支撐結(jié)構(gòu)則是利用方

5、解石的碳 酸鈣構(gòu)成的。由于文石的溶解性比方解石更好，因此翼足類和珊瑚可能會更早受到海洋酸化的影響。以珊瑚為例，珊瑚看似是植物，實則為動物。當(dāng)海洋酸化時，碳酸 根離子減少，形成珊瑚骨骼的材料減少，珊瑚生長減慢；當(dāng)海水中碳酸 鈣濃度低于飽和點后，珊瑚已形成的骨骼就會溶解以補償碳酸鈣的不 足。2.1.2 對非鈣化類生物的影響海洋酸化對非鈣化光合生物與非鈣化動物也會產(chǎn)生影響，如促進(jìn)藻類與浮游動物的呼吸作用，影響藻類的無機碳獲取機制，動物受精 過程及魚類嗅覺系統(tǒng)等.海洋酸化對魚類的多種感覺器官，如嗅覺、 化學(xué)感覺和聽覺等均會產(chǎn)生不同程度的影響 .實驗結(jié)果展示，酸化 環(huán)境中長大的魚比正常條件下長大的同類較

6、易被敵害捕食 。例如破 壞魚類的嗅覺系統(tǒng)，改從而變化學(xué)信號介導(dǎo)的仔魚行為。 同樣在小丑 魚實驗發(fā)現(xiàn)，C02濃度提高到700 mol/mol時，4 d后其仔魚行為 學(xué)和對照組出現(xiàn)明顯差異，將近50%的仔魚失去判斷能力（主要包括 攝食和躲避敵害）；而在850卩mol/mol下，所有仔魚從第2天就 其失去躲避捕食的能力【6】。另外，魚類的生物電場與電（磁）感受能力也可能會受水中H+濃度 增高的影響，為此，海洋酸化可能會影響魚類利用電場的生理及行 為，如洄游、攝食和繁殖等行為 刀。2.2對人類經(jīng)濟(jì)社會生活的影響正如科學(xué)界所認(rèn)識的那樣：“海洋酸化因人類活動導(dǎo)致，反過 來對人類社會產(chǎn)生影響”。海水pH值下

7、降將直接影響到人類社 會的食物供給、經(jīng)濟(jì)利益和生活方式2.2.1海洋漁業(yè)海洋酸化對海洋生物產(chǎn)生的影響，直接影響到海洋生物資源的數(shù) 量和質(zhì)量，導(dǎo)致商業(yè)漁業(yè)資源的永久改變，最終會影響到海洋捕撈業(yè) 的產(chǎn)量和產(chǎn)值，并威脅數(shù)百萬人口的糧食安全。海洋酸化是影響漁業(yè) 生產(chǎn)的一個重要因素，在影響漁業(yè)生產(chǎn)的各種復(fù)雜關(guān)系中，漁業(yè)生產(chǎn) 的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值受海水化學(xué)性質(zhì)變化影響的部分有多大，目前還沒有令人信服的預(yù)測。但鑒于全球漁業(yè)總產(chǎn)量中海洋捕撈量逐年遞減的趨勢以 及生態(tài)系統(tǒng)的潛力和人類適應(yīng)氣候變化措施的加強，人們可以合理的 假設(shè),與海洋酸化有關(guān)的直接影響可能增加海洋漁業(yè)生產(chǎn)成本約10%,每年大約100億美元。2.2.2珊瑚

8、礁旅游業(yè)珊瑚礁是海洋生物的重要棲息地，是防護(hù)海岸線、抵御風(fēng)浪侵蝕的天然屏障，也是濱海旅游和潛水等娛樂活動的理想場所。珊瑚礁旅 游與海岸線防護(hù)作用的單位價值各地區(qū)有很明顯的差異。據(jù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署（UNEP）2001年估計,世界熱帶海洋珊瑚礁的面積約 284 300 km2,若假定珊瑚礁每年產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值為10萬美元/a#km2,那么世界范圍珊瑚礁的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值約為 300億美元/a（此估算與上述漁業(yè)生產(chǎn) 的產(chǎn)值有一定重合）。這些產(chǎn)值中有很大一部分將來可能因水溫上升、 污染和包括海洋酸化在內(nèi)的環(huán)境變化而面臨著危險。這些珊瑚礁將來 如何隨這些環(huán)境因素的變化而變化，我們還不了解，因而現(xiàn)在的模型 還不能區(qū)

9、分海洋酸化及其它環(huán)境壓力對珊瑚礁的作用。但是，現(xiàn)在我 們可以肯定的是，在本世紀(jì)或下一世紀(jì)，海洋酸化將是影響魚類種群 和珊瑚礁生長的重要因素。有人估計認(rèn)為，海洋酸化每年造成的經(jīng)濟(jì) 損失將以百億美元計正如科學(xué)界所認(rèn)識的那樣：“海洋酸化因人類活動導(dǎo)致，反過來對人類社會產(chǎn)生影響”。海水pH值下降將直接影響到人類社 會的食物供給、經(jīng)濟(jì)利益和生活方式?？刂坪Ｑ笏峄姆椒◤母旧隙糁坪Ｑ笏峄?，有兩種辦法，一是利用大規(guī)模的工程手 段中和海洋酸性，二是控制二氧化碳的釋放。加大對CO2回收和利 用的研究力度。目前一種新型的技術(shù)手段在實驗室中已被研發(fā)出來， 即用環(huán)氧烷烴和二氧化碳為原料合成環(huán)碳酸酯。環(huán)碳酸酯經(jīng)濟(jì)價值

10、較高且用途廣泛，可用于清潔及萃取分離，還可作為高能密度電池 （如鋰電池）。海洋酸化研究展望海洋研究科學(xué)委員會（SCOR）政府間海洋學(xué)委員會（IOC）和國際 原子能機構(gòu)（IAEA）海洋環(huán)境實驗室等國際組織，已將海洋酸化問題研 究列為國際合作的重點領(lǐng)域，一方面在國際地圈與生物圈計劃（IGBP）一類的現(xiàn)有計劃中增加海洋酸化問題研究的比重，另一方面制定了如海洋生物地球化學(xué)和生態(tài)系統(tǒng)綜合研究(IM-BER)等新計劃,開展與海 洋酸化問題相關(guān)的研究。美國、歐洲、日本、韓國、澳大利亞等國家 亦加強對本國海洋酸化問題研究的支持力度。參考文獻(xiàn)【1】但世輝，王向東.二氧化碳的另一面一海洋酸化【NJ .化學(xué)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劉洪軍，張振東，官曙光，于道德，鄭永允.海洋酸化效應(yīng)對海水魚類的綜合影響評述. 生態(tài)學(xué)報，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