海水酸化的影響（Ocean Acidification）

海水酸化的影響（Ocean Acidification）
臺北市立南湖高級中學地球科學科董家莒教師/國立臺灣師範大學地球科學系吳朝榮副教授責任編輯

海洋是二氧化碳的最大儲存場所，每年大約有20億噸的溫室效應氣體儲存於海洋並形成碳酸。由長期的監測資料得知，18世紀以來海洋中的酸化程度已經增加了10％，有些研究認為珊瑚礁體的建造速度因此而嚴重地減緩。雖然許多研究證實海水酸化會影響珊瑚礁生長，但都是侷限在水族箱中的基礎實驗，而真實的情況比實驗室中複雜許多，例如藻類的光合作用和動物的呼吸作用，都會影響海中二氧化碳的含量，而使海洋的酸度隨著時間有自然的波動。

Chris Martens與Niels Lindquist是美國北卡羅萊納州立大學的海洋生物化學家，他們在一座13公尺長的海下實驗室（Aquarius）中，探究海洋酸化對珊瑚礁的衝擊。他們帶著許多測量儀器來瞭解珊瑚礁在海洋中的生活原貌，這是一種史無前例的真實測量「把實驗室帶入海洋中」測量自然環境下的生物活動與海水酸度變化。

珊瑚與自然環境間有複雜的交互作用，在實驗室是不可能模擬的。在白天，植物光合作用把二氧化碳轉換為氧氣以提供動物與微生物呼吸；到了晚上，因為缺少光合作用而使二氧化碳增加，也提升了海水的酸度。當然，水流和其他因素也可能會影響這些變化，沒有人能夠有效地管理在實驗區域中所發生的各種生物活動或化學變化，若試圖量化這些影響因子是非常容易遭受挫敗的。但新的研究結果初步顯示Martens和Lindquist的團隊可以在最後使用正確的工具來有效地監測及研究實驗區域中所發生的變化。

雖然這個結果只是試驗性的，但研究者也如預期地發現：海洋中的酸度在晚上有上升的趨勢；白天有下降的趨勢。這個結論是很重要的，它提供了設備儀器所需的基礎數據，而且最令人感到驚訝的是，研究發現海水pH值的改變相等於大約海水體積五分之一的二氧化碳溶解於海中所造成，這個現象普遍存在海洋各處，有個可能的解釋是海綿，因為它的濾水能力每天可以過濾其體積100,000倍的海水，而且活動時也有相同量的二氧化碳被生產出來。這將是很引人注目的，如果海綿和其他有機體是主要導致礁體附近海水酸化的主要原因，這將成為全世界珊瑚覆蓋率減少，而海綿生長區擴張的充分證據。

科學實驗有其重複性與實證性，必須要控制變因、操縱變因以獲得較為單純且有效的結果。然而，這種實證科學常常僅適用於實驗室中，在自然環境下有太多外在的影響因子與複雜的交互作用干擾著實驗結果。以減少溫室效應氣體的方法為例，曾有科學家提出：在海洋中灑入大量的鐵離子使藻類迅速繁衍，藻類的大量生長可以加速光合作用使二氧化碳轉變為氧氣。然而，在自然環境中誰也沒有辦法確定，海中大量的鐵離子、藻類與浮游植物是否會導致另一波的蝴蝶效應，引發另一個環境危機。

參考資料：
1. Nature Reports Climate Change. http://www.nature.com/climate/index.html
2. Nature Reports Climate Change. http://www.nature.com/climate/2008/0812 … 8.127.html