2003年,“海洋酸化”這個(gè)術(shù)語第一次出現(xiàn)在英國(guó)著名科學(xué)雜志《自然》上。到2005年,災(zāi)難突發(fā)事件專家詹姆斯·內(nèi)休斯為人們進(jìn)一步勾勒出了“海洋酸化”潛在的威脅。他的研究發(fā)現(xiàn),距今5500萬年前,海洋里曾經(jīng)出現(xiàn)過一次生物滅絕事件,罪魁禍?zhǔn)拙褪侨芙獾胶K械亩趸?,估?jì)總量達(dá)到45000億噸,此后海洋至少花了10萬年時(shí)間才恢復(fù)正常得以度過難關(guān)。
事實(shí)上,直到50年前,人們還天真地認(rèn)為,廣闊的海洋和茂密的陸地綠色植物會(huì)“仁慈”地將二氧化碳全部吸收。
1956年,美國(guó)地球化學(xué)家洛根·羅維爾開始著手研究大工業(yè)時(shí)期制造的二氧化碳在未來50年中將產(chǎn)生怎樣的氣候效應(yīng)。洛根和他的合作伙伴在遠(yuǎn)離二氧化碳排放點(diǎn)的偏遠(yuǎn)地區(qū)設(shè)立了兩個(gè)監(jiān)測(cè)站。一個(gè)在南極,那里遠(yuǎn)離塵囂,沒有工業(yè)活動(dòng),而且一片荒蕪,幾乎沒有植被生長(zhǎng);另一個(gè)在夏威夷的莫納羅亞山頂。50年來,他們的工作幾乎從未間斷。
洛根通過監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn),每年的二氧化碳濃度都高于前一年,而且二氧化碳的濃度變化與北半球植物的生長(zhǎng)季節(jié)的更替是同步的。這一觀測(cè)結(jié)果讓科學(xué)界很快認(rèn)識(shí)到,洛根的擔(dān)憂是正確的:被釋放到大氣中的二氧化碳不會(huì)全部被植物和海洋吸收,有相當(dāng)部分殘留在大氣中。洛根還通過計(jì)算發(fā)現(xiàn):被海洋吸收的二氧化碳數(shù)量非常巨大。
洛根長(zhǎng)達(dá)50年的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)彌足珍貴,但要想在歷史背景上評(píng)估當(dāng)前海洋的二氧化碳情況,50年還太短??茖W(xué)家找到了另一種捕捉二氧化碳蛛絲馬跡的辦法:冰芯氣泡。由于水在凍結(jié)過程中不可避免地會(huì)殘留一些空氣,只要檢測(cè)出冰芯中殘留空氣所含二氧化碳的濃度,再確定冰芯形成的年代,就能大致知道在特定時(shí)期空氣中二氧化碳的含量。結(jié)果證實(shí),在最近的數(shù)千年間,空氣中二氧化碳的濃度一直都保持著相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài),但到19世紀(jì)工業(yè)革命時(shí)期,由于化石燃料如煤、石油、天然氣等的大量使用,這種穩(wěn)定狀態(tài)突然被打破,二氧化碳的濃度急劇增加,比幾百年前大約高出了30%。
過去人們認(rèn)為,平均深達(dá)4000米、占地球總面積70%的海洋能夠包容一切變化,依靠海洋的自我凈化能力,即使二氧化碳濃度再高也不會(huì)產(chǎn)生什么影響。情況是否真的如此呢? 讓我們先來看看一根粉筆被丟進(jìn)一瓶酸性溶液里的情形:粉筆慢慢溶解,溶液酸性漸漸減弱。我們知道,粉筆的主要成分是碳酸鈣,它與酸相遇時(shí)中和了溶液的酸性。其實(shí),這樣的化學(xué)反應(yīng)同樣發(fā)生在海洋中:由于侵蝕等作用,陸地巖石和海底巖石中的碳酸鈣部分溶解到海水中,并與大氣二氧化碳溶解于海水中形成的碳酸產(chǎn)生中和反應(yīng),從而降低海洋的酸性。千百萬年來,海洋的這種自我凈化能力維持著海洋的酸堿平衡。
的確,自工業(yè)革命以來,由化石燃料產(chǎn)生的二氧化碳大約有1/3~1/2被海洋所吸收,而且海洋的這種吸收還將持續(xù)50年甚至更長(zhǎng)時(shí)間,但是,海洋的自我進(jìn)化過程十分緩慢,僅僅依靠這種緩慢的凈化功能,要凈化掉自工業(yè)革命以來被海水所吸收的二氧化碳,需要數(shù)十萬年的時(shí)間。
根據(jù)最近的研究,在過去150年中,過量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。