海洋酸化（Ocean Acidification）

海洋酸化（Ocean Acidification）
台北縣中平國中自然與生活科技領域李佟位老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

由於石油、煤炭等化石燃料的使用，加上林地的大量砍伐和開發，大氣中二氧化碳的濃度在過去250年間增加了近40％，其後續所導致的全球暖化、氣候變遷等效應，也已成為全人類需共同面對的問題；但當我們將注意力集中在難以捉摸的新氣候模式時，殊不知另一場風暴，正在海洋中悄悄的形成。

由於CO₂略溶於水，百年來人為所排放的二氧化碳中，便有約1/3～1/2為海水所吸收。

如上列方程式所示，二氧化碳溶解後形成碳酸（H₂CO₃），接著分解為碳酸氫根（HCO₃^–），或進一步解離為碳酸根（CO₃^2-）。過程中釋出的氫離子（H⁺）使得海水pH值下降，接著影響整體的化學平衡，稱為「海洋酸化」（Ocean acidification）。

自工業革命以來，海洋的平均酸鹼值已從8.21降至現代的8.10，目前還正以每十年約0.02單位的速度酸化中。那麼，原本呈現微鹼性的海水變得「比較不鹼」，會對海洋生態造成什麼影響呢？

高濃度CO₂所引起的水質酸化，可能改變海洋生物的體液酸鹼值，而導致所謂高碳酸血症（Hypercapnia），因為碳酸對細胞原本便具有毒性，將直接影響生物生存。同時貝類和海膽等生物的繁殖成功率也會受影響，幼體尺寸較小，發育速率也較慢。再者，海洋整體化學性質的變化，也可能影響生物在地理上的分佈，進而改變生態系的組成。

此外，碳酸鈣（CaCO₃）的飽和度受到酸鹼值、溫度、水深（壓力）等條件的影響，pH值的降低將使碳酸鈣傾向於溶解而難以形成，首當其衝的自然便是珊瑚、貝類及海膽等需透過鈣化作用（Calcification）來形成骨骼或外殼的生物。

除了牡蠣等高經濟價值漁獲將減產外，若將珊瑚蟲飼養於高度酸化的水中，它將完全無法形成外骨骼，因此研究顯示，大堡礁（Great Barrier Reef）地區的珊瑚鈣化率在1988～2003年之間降低了21%。珊瑚礁向來是生物多樣性的熱點，造礁能力降低對生態的衝擊，顯然不可等閒視之。

而會形成鈣化外殼的生物中不乏有植物性浮游生物，例如顆石藻（coccolithophores），是重要的生產者。一但因缺乏鈣化外殼而數量減少，將透過食物鏈影響魚類和鯨魚的生存。

生態系的組成複雜，牽一髮而動全身；海洋酸化所導致的後果是好或壞，目前未有定論。部分學者便認為全球暖化所帶來的高溫，和海水中二氧化碳的增加，將使植物性浮游生物的光合效率提高，增加海洋的初級生產力。

相較於氣候變遷成為21世紀的顯學、全球焦點的所在，海洋酸化的相關研究仍相當不足，更遑論有可靠的模型來預測後續影響；但整體而言，多數科學家仍對此效應抱持負面看法。台灣四面環海，海洋不僅是經濟的一環，更是文化和情感的源頭，「節能減碳」除了減緩溫室效應，更應該是我們保育海洋生態，非跨出去不可的重要一步。

參考文獻：
Doney, S. C., V. J. Fabry, et al. (2009). “Ocean Acidification: The Other CO2 Problem.” Annual Review of Marine Sciences 1: 169-192.
Wikipedia, http://en.wikipedia.org/wiki/Main_Page 條目：Ocean acidification