全球海洋酸化正以前所未有的速度快速發展。據英國卡迪夫大學近日發布的研究結果，目前海洋酸化達到1400萬年來未見的水平。

作為地球兩端重要的海域——北冰洋和南大洋，海洋酸化正在深刻地影響著這里脆弱的生態系統。自然資源部第三海洋研究所研究員陳立奇團隊通過歷次中國南北極考察航次的觀測分析，發現南北極海域酸化水體正呈現快速擴張趨勢，這無疑將對全球海洋產生重大而深遠的影響。

北冰洋成“重災區”

與全球變暖“禍出同因”，海洋酸化同樣源于人類過度排放的二氧化碳。二氧化碳溶于海水后形成碳酸，引發海水pH值和碳酸鈣飽和度持續下降，這一過程即為海洋酸化。

早在1999年，我國首次北極科學考察便將海洋酸化研究列入其中，時任領隊兼首席科學家的正是陳立奇。

“隨著人類活動的加劇和工業化進程的加快，作為生態系統相對脆弱、對氣候和環境變化最為敏感的海域，位于地球北端的北冰洋首先感應全球變化的影響并放大這種影響?！标惲⑵嬲f。

研究顯示，過去20年北極地區升溫幅度是全球平均的2倍~4倍，致使北冰洋海冰大量融化，每年夏季開闊水域達1000多萬平方千米，高濃度的二氧化碳通過大氣侵入北冰洋，最終的結果是其上層水體的酸度明顯地升高。

“與此同時，全球氣候變化和北極變暖引發北冰洋海洋環流和大氣模態異常，更加重了北冰洋水體酸化?！焙Ｑ笕硌芯繂T祁第認為，北冰洋海冰面積快速后退，誘發攜帶“腐蝕性”酸化的太平洋海水大范圍入侵，是北冰洋酸化海水快速擴張的根本原因。

多項研究表明，北冰洋目前已成為全球海洋酸化的“重災區”。歷經9次北極考察，陳立奇團隊基于過去20年來所有橫穿北冰洋航次的數據集成和精細分析，發現北冰洋酸化水體正以每年1.5%的速度迅速擴張，預計酸化水體將在本世紀中葉覆蓋整個北冰洋。

“北冰洋是我們觀測到的第一個如此迅速且大范圍、長時間酸化持續加重的大洋，比在太平洋和大西洋觀測到的結果快4倍以上?！标惲⑵嬲f，北冰洋水體酸化加劇，或將對整個北極生態系統造成不可逆轉的損害。

南大洋在快速變酸

位于地球最南端的南大洋環繞南極大陸，貫穿太平洋、大西洋和印度洋，不僅對全球氣候變化起著關鍵調控作用，還是全球碳循環、營養鹽循環和生態系統中的重要一環。

“然而有證據表明，南大洋水體也在快速變酸，其酸化程度緊隨北冰洋之后?！逼畹谡f，特殊的地理環境特征決定了南大洋海水酸化過程的調控機制與其他海區不盡相同，除受到全球氣候環境的整體變化——大氣二氧化碳濃度升高影響，也有其獨特的海區特性。

自上世紀80年代首次南極考察以來，陳立奇團隊對南大洋海域進行了系統觀測監測，并對獲取的大量資料開展集成研究。

據祁第介紹，由于文石的溶解度高，翼足類和珊瑚等以文石的碳酸鈣為組成骨架支撐結構的生物，也將更快地受到海洋酸化的影響。因此，文石飽和度被選擇用來評估海洋酸化對鈣質生物的影響。通過研究，科研人員發現南大洋海水pH值和文石飽和度均出現不同程度的下降。預計到2100年，南大洋表層水pH值會降低0.3左右。普里茲灣、威德爾海等海區文石飽和度下降速率呈加快趨勢，南大洋水體酸化的程度比想象中的更嚴重、更快速。

南大洋是通向深海的一扇窗戶，全面掌握海水酸化的形成機制和因素，對于維護南極地區的生態系統安全至關重要。

“南大洋幅員遼闊，同時橫跨三個大洋，鄰近海冰區和西風帶，氣候條件惡劣，獲取樣品和數據十分不易，這也是制約南大洋酸化研究的一大瓶頸?！逼畹谡f，與其他海域不同，造成南大洋水體酸化的因素極為復雜，諸如海水升溫、西風增強、海冰變化、深層水涌升等，這些疊加變化對評估南大洋吸收二氧化碳能力和海洋酸化影響帶來了很大的不確定性。

我國近海面臨威脅

海水酸化在地球南北兩極呈現出愈演愈烈之勢，與之連通的各大洋及近岸海域所面臨的形勢同樣不容樂觀，海洋酸化帶來的影響已經打破地理邊界呈交互疊加和時空蔓延之勢。

研究表明，隨著海洋吸收二氧化碳量的增加，海洋酸化最終會引起海洋系統內一系列化學變化，從而影響到大多數海洋生物的生理、生長、繁殖、代謝與生存。

“這將給海洋生物的生存帶來極大挑戰?！标惲⑵嬲f，“研究表明，在pH值較低的海水中，貝類、甲殼類和棘皮動物等鈣質生物會長得越來越小、外殼越來越厚，其作為餌料的價值也隨之下降，這必將對貝類養殖業造成打擊?！?/p>

我國是世界上最大的水產養殖國，海水酸化將不可避免地對全球及區域貝類產量造成負面影響。因此，急需開展相關科學研究，從生物、物理化學及古海洋領域等不同層面揭示海洋酸化效應，掌控我國近海水體酸化的趨勢。

“近海與遠洋水體酸化的過程與機制存在較大差異。”祁第說，“近海海洋生態系統與人類活動密切相關，摸清‘家門口’海水酸化狀況，事關我國海洋生態環境安全，事關海洋經濟健康可持續發展。”

今年，祁第研究組將研究區域延伸至西北太平洋。“通過大量數據集成，我們發現從1993年到2018年，西北太平洋文石飽和度下降明顯，說明該區域上層海水也在發生快速酸化。”祁第說。

最近，一份黃海酸化研究報告闡釋了我國近岸海域海水酸化程度。該研究表明，春季到秋季黃海溫躍層以下發生快速嚴重酸化，主要驅動因素是季節性有機物分解釋放二氧化碳強化酸化，其在數月內的環境效應相當于大洋表層未來100年的酸化進程，從而對水生生物產生較大的環境脅迫,易釀成災害事件。

祁第解釋說，該研究表明當文石飽和度小于1.5~1.6時，生態系統內將發生碳酸鈣溶解，也就是說鈣質類生物形成骨骼和外殼將更加困難。而實測數據表明，黃海夏秋季1/3區域文石飽和度小于1.5，嚴重威脅貝類等底棲鈣質生物的生長和發育。根據上述研究，預計到2050年，黃海全年將出現文石飽和度小于1.5的現象，屆時我國北方海域養殖業將遭受潛在海洋酸化的重大災害影響。

攜手合作應對挑戰

海洋三所研究員詹力揚告訴記者，盡管我國科學家開展北冰洋酸化研究相對較晚，但取得了豐碩的成果。自第三次北極考察開始，船載走航二氧化碳觀測系統正式投入使用，不僅可以觀測海洋吸收二氧化碳的量和潛力的變化，還可以為評估海洋酸化提供重要數據。第四次北極科考開發的凈群落生產力走航觀測系統，擴展了生物過程對海洋酸化的影響研究和貢獻評估。

“幾年前我國提出了以北冰洋和北太平洋酸化為重點海區的觀測網計劃，并得到了相關國家的積極響應。2008年我國與歐盟、美國簽署了關于共同研究海洋酸化的合作文件。此后歷次北極考察中，相關各國的研究人員開展了持續合作。”陳立奇說，特別值得一提的是，中美兩國海洋酸化合作研究還被列入中美第七、八輪戰略與經濟對話成果清單。

伴隨著“一帶一路”倡議的推進，我國與東盟國家及非洲國家的合作正緊鑼密鼓地展開。“截至目前，我國已舉辦了三屆海洋酸化研討會，與相關國家分享酸化觀測技術和研究成果及經驗，提升共同應對全球氣候變化的能力。”詹力揚說。

“在全球氣候變化驅動下的海洋酸化沒有國界，人類需要攜手開展典型海域酸化實時監測，組建全球觀測網，采取應對措施，構筑海洋生態屏障?！标惲⑵嬲f。

據了解，目前“典型海域海洋酸化評估”項目已經納入自然資源部計劃，未來科研人員將重點針對南北極區域、西太平洋及近岸海域開展全方位監測評估。