- 全球海洋吸收了人類大約四分之一的二氧化碳排放量，使我們的氣候比大氣二氧化碳排放量高，以及更大氣候變化。但是，這種吸收導致海水pH降低和海洋酸化。
- 海洋酸化過程被認爲是由於其對生物鈣化和其他海洋物種的損害而對海洋生命構成主要的威脅。因為酸化而導致的全面性影響還是未知數，但在某種程度上，減少酸鹼酸可能会導致災難性的生物效應。
- 研究人員將海洋酸化定爲九個地球限度的其中之一，如果越界違反的此限度，就可能威脅我們所知的文明和生命。但是，人們對這此過程是否有全球邊界進行了辯論，因爲酸化對某些區域和物種的影響大於或小於其他區域和物種的影響，因此難以量化。
- 科學家們認爲，海洋酸化的主要解決辦法是降低碳排放量，儘管一些研究人員正在研究其他解決辦法，例如將鹼性岩石礦物放入海洋，以降低海水的pH值。
生蠔在出生的數小時後，已經開始形成了白垩岩的保護層殻。這是從海水中抽取鈣和碳酸鹽，並將兩種化學物結合成硬化殼體。
但隨着人類將大量的二氧化碳注入大氣層中以候，這項古老的制造過程已經受到了威脅。根據估計，全球海洋吸收了大約30%的人類碳排放量。雖然這種碳固存會通過減少流入大氣的CO2量來製造出防止氣候變化的強大緩衝，它改變了海水的化學特性，並降了pH值，使海水變得更爲酸性。
除了影響牡蠣外，海洋酸化還能溶解霰石（一種碳酸鈣）的殼體、在水層中遊泳的小海洋螺，以及鯨魚、海鳥和魚類依賴於其作爲食物供應源。酸化會降低珊瑚生長骨骼的能力。海洋動物如海膽，發現將變得更難繁殖。新的研究還表明,海洋酸化會加劇其他問題,包括海洋熱浪的影響,並充及到已經壓力滿載的海洋。
海洋酸化被認爲對全球具有廣泛的影響，科學家們將其指定爲負責管理和維持地球功能的九個地球限度之一。這九個限度中的每一個都是指一個生物物理子系統或過程，它對承受人爲變化有明顯的限制。這一理論最初是在2009年的一份文件中提出的，並在2015年的一份文件中作了更新，它表明，如果人類仍然處於這些限度的”安全操作限制”之內，地球就可以正常運作。但是,一旦超過某一界限,這一概念就表明,地球將進入一個新的危險狀態–這種狀態遠遠不及支持生物的生命。
其他限度包括氣候變化、生物圈完整性、臭氧消耗、大氣浮質污染、水循環、氮和磷的生物地球化學流動、土地系統變化和新化學品的釋放。
將海洋推向邊緣
哥本哈根大學生物海洋學教授凱瑟琳·理查森(Katherine Richardson)和地球限度的研究共同作者說,海洋在整個地質時期間對全球碳循環中發揮了關鍵作用, 而且，危害到生物鈣化構建殼體和骨架的能力，可能會對全球氣候產生“巨大影響”。這是因爲碳酸鈣會儲存碳，但一旦不再能夠儲存碳，CO2 的大氣濃度就會增加。
理查森(Richardson)告訴Mongabay說：「原則上，如果你把海洋酸化推得夠遠，這樣你就不會有這些生物鈣化，它就可以對地球系統的性能產生反饋。」
儘管地球限度理論聲稱，有些地球進程有一個總體全球閾值，超出這個閾值是不安全的，但許多研究人員認爲海洋酸化具有許多閾值，這取決於所涉海洋物種、海洋生態系統或區域。
或者，正如海洋酸化專家肯-卡爾德拉(Ken Caldeira)所說，海洋酸化不是一場隱約可見的懸崖邊緣災難，而是一種”逐步惡化”的過程。
“對我們的地球進行了巨大的試驗”
在1990年代，海洋生物學家烏爾夫-里貝賽爾 (Ulf Riebesell) 開始了一個研究項目，研究二氧化碳上升對海洋微藻的影響。他認爲增加二氧化碳將改善光合作用的過程並幫助微藻生長。但是，在處理使藻類繁殖時，他注意到，CO2產生了相反的效果，並且阻礙了對其生存至關重要的鈣化過程。
里貝賽爾並不是唯一發現過量CO2會對海洋環境造成破壞性影響的科學家。在2004年在巴黎舉行的一次研討會上，里貝斯爾發現自己是在許多其他科學家的支持下進行，他們還對這一新發現的現象進行了最新未知的研究。
德國海洋酸化BIOACID研究員兼GEOMAR Helmholtz海洋研究中心的里貝賽爾說:「這就是一切發現的開端。」「是時候我們社會突然意識到[這種破壞穩定的方式]持續存在並可能損害海洋。」同時，這也是“海洋酸化”一詞誕生了。”
自那時以來，海洋酸化研究不斷增加。雖然科學家們普遍認爲，CO2的增加對海洋生物產生了負面影響，但他們還發現了動物和植物正以令人驚訝的方式對酸酸鹼的減少作出反應。例如，普利茅斯大學海洋動物學家约翰-斯派塞(John Spicer)共同撰寫了一項研究，發現當暴露在高酸性水面上時，陽隧足 (Amphiura filiformis)實際上會生長較強的鈣骨 但是，這種似乎的好處對有機物質來說，是以肌肉流失的形式造成的。
斯派塞對Mongabay說:「當人類的生活費用上升時,會發生什麼情況? 一切將變得更加困難。」「這就是在海洋中將發生的事情。因爲在某些方面，最大的威脅… 海洋酸化所造成的是，爲了維持自己，必須投入更多的精力來保護自己。」
雖然關於這一問題的大多數研究都審查了海洋酸化對個別物種的影響，但科學家們也在努力瞭解其對整個生態系統的潛在影響。爲此，許多研究人員轉向自然出現的CO2排放場，在那裏大量的 火山CO2從海底的裂縫中衝入海洋。雖然這些區域的生物鈣化往往很少,但這些海底排放場並不總是沒有生命。
斯派爾說:「你會看到一個非常不同的社區，」「一些藻類生命，使用CO2的光合作用的東西，實際上並沒有做得太差…… 還有一些具有碳酸鈣骨骼的動物存在那裡，但它們擅長轉移體內的離子。」
但對於那些不習慣在海水中生活的生物，如果有高濃度的CO2，則酸化海洋會對生存造成不利影響。一項研究發現，海洋酸化已經加劇了印度洋和亞洲周圍珊瑚礁的壓力。其他研究表明，日益酸性的水域降低了南極浮游植物建造堅固的細胞壁的能力，這使它們變得更小、儲存碳的能力降低，並使得氣候變化的影響更爲複雜。
而且事情也會變得更糟。自工業革命開始以來，估計全球海洋pH已從8.16降至8.07。如果各國再不遏制碳排放，而我們將繼續沿着“照常營業”的道路前進，則人們相信，到2100年全球平均海洋pH值將下降到大約7.67，這大約是已經發生酸化量的五倍，這是地球在過去2100萬年中從未經歷過的急劇變化。這種急劇變化的整體後果是未知的。
當然,酸化並不是全球海洋面臨的唯一嚴重危險。人類正在釋放從海平面上升到脫氧、從過度捕撈到微塑料污染等其他海洋威脅的浪潮。這種相互聯繫和相互影響的威脅極大，使地球限度理論預測未來結果的複雜化。但這些多重威脅卻如同事前發出警告的鐘聲。
在2022年5月，聯合國世界氣象組織（氣象組織）發表了一份關於全球氣候狀況的報告（截至2021年）；它發現四個主要氣候變化指標一直是最高的有：溫室氣體排放、海平面上升、海洋加熱和海洋酸化。
斯派爾說：「我們所做的所有事情都不是單獨行動的，而是共同一體，這將决定海洋是否會給我們所有的[生命支持]東西，從食物到氧氣、再到其他一切。」“海洋酸化是一種對人類的警告，如果您願意，它會激發人們的想象力[並且]它表明我們正在對我們的地球進行巨大的實驗。”
海洋酸化：是否有臨界閾值？
一些科學家繼續努力查明海洋酸化的關鍵閾值—當酸鹼液降低之後,它會威脅到海洋的運作能力,使整個地球操作系統處於危險之中。
地球限度理論認爲,當白堊的飽和率–也就是許多生物在其鈣化過程中使用的一種關鍵的碳酸鈣形式–下降到其溶解點時,就會發生這種情況。更具體地說，從這一理論来講，當亞堊的飽和水平超過其在工業前時期的80%時，人類將進入一個”未知區”。
這一理論還表明，現今海洋酸化在地球限度尚未被打破。但是，理查德森警告說，這一閾值已在區域一級越過。
她說：「我喜歡把它比喻爲血壓。」“如果你的血壓超過80或120，則不能保證你會心臟病會發作。但它確實增加了風險，這就是我們想要降低風險的原因。這正是我們在地球限度和地球系統方面所需要的[理解]。」她說，我們需要確定—”壓點在哪”，風險越大，[直到它們達到]可能越不利於未来人類的活動。
2015年發表的研究表明，我們已經跨越了四個限度：氣候變化、生物圈完整性、土地系統變化以及磷和氮的生物地球化學週期的變化。最近，科學家們表示，我們還進入了另外兩個全球限度的危險區：新實體的釋放，包括塑料污染和淡水破壞穩定。
卡內基科學研究所全球生態系名譽科學家肯-卡德里亞(Ken Caldeira)表示，他大部分工作重點是海洋酸化， 對全球限度框架的適當性提出疑問，因爲它似乎表明，”一切都可以”直到我們達到某種界限爲止。相反，他說，海洋酸化應該被視爲”逐步惡化”。
卡德里亞告訴Mongabay說：「開發一些護欄可能會對社會有利，使我們不再沿着這些道路走得太遠，但這些護欄中的大多數是具有科學動機的社會政治結構，但用於護欄的具體價值沒有得到科學的大力支持。」
里貝塞爾說，全球限度框架其影響深遠，在將海洋酸化視爲全球限度時是”合理的”範圍，但他同意確實很難確定全球閾值，因爲每個生態系統的酸化情況不盡相同。例如，他注意到，目前北極海洋的酸化情況更爲嚴重。
里貝賽爾說：「北極海洋已經成爲碳酸鈣的腐蝕地點。」「因此，你可以將該界限稱爲“交叉”，因爲所有鈣化生物[此處]在這種條件下很難生存。”
管理新西蘭海洋酸化觀測站(NZOA-ON)的海洋化學家金-科里(Kim Currie)說，在公海和沿海區域之間的酸化也有很大的差異。
科里對Mongabay說：「在開闊的海洋中，它的增長率大致相同。」「但是在沿海地區，這種速度變化很大，因爲還有其他影響酸化的事情。」例如，海藻林的存在或農業徑流的接近可以確定海洋海岸酸化的程度到哪裡。
科里補充說，雖然海洋酸化可能沒有單一的臨界點，但不同的生物會有多個臨界點。她說：「有些動物的恢復力將比其他動物更強。」「有些動物可以比其他動物更好地適應酸醎度的變化，這也是生物自然選擇。」確切地瞭解這些動物的反應將如何影響生物多樣性和個人生態系統是未知的。
“太多的警告”
無論如何構架，研究人員都同意海洋酸化正在升級，對環境的影響也在惡化。對於里貝賽爾來說，通過提出解決方案是邁出的第一步。
他說：「我個人的看法是，我們可能發出了太多的警告–關於酸化、海洋升溫、海洋脫氧的警告–這使我們的社會癱瘓。」「我們不斷發出海洋即將死亡的訊息，但我們並未提供任何解決方案，而“讓我們減少CO 2排放量”。」
這種杯子是半空的想法其實也可以被樂觀檢視、因為單一解決方案會對多個全球限度產生正面影響。例如，減少碳排放，這一單一步驟使我們從至少三個全球限度閾值的邊緣返回，包括氣候變化、海洋酸化和生物圈完整性。
自2019年以來，里貝塞爾一直在領導一個利用鹼性岩石礦物來降低海水pH值的項目，使海水更爲鹼性，更不易受海洋酸化的影響，同時使海洋能夠更好地吸收二氧化碳。
里貝塞爾說:「這是一個非常緩慢的過程。」「但問題是，我們能否加強這一點？如果我們這樣做，這對海洋生物塔會產生什麼後果？這就是我們目前所關注的問題。」
海洋酸化的另一種解決辦法是種植海草,研究發現這種植物可以減輕鈣化生物的酸化。但是，斯派爾注意到，雖然種植海草和其他是努力朝着正確方向邁出的一步，但它們只在地方級和區域級提供解決辦法。他強調，目前最需要的是全球性的解決辦法。
大多數研究人員都同意，降低碳排放是人類解決酸化問題的唯一途徑。
斯派爾說：「我喜歡這樣一個事實，即人類試圖找到減輕和適應的方法。」「但是我們正坐在一輛巨大的卡車上，朝着一堵牆前進。我們正努力使卡車在我們向該牆移動時變得更好，而阻止[我們撞牆]的唯一措施是阻止碳排放。」
斯派塞爾強烈認爲，改革變革仍然可能，特別是在看到世界如何對COVID-19大流行病作出反應之後。
斯派爾說:「我們仍然可以在某種程度上選擇汽車碰撞的大小，或者[以]以積極的方式來選擇，我們仍然可以選擇我們想在某種程度上生活的世界。」
橫幅圖片：古巴珊瑚礁裏有一隻長棘毛唇隆頭鱼。圖片由abrice Dudenhofer /Ocean Image Bank提供。