海水酸化–二氧化碳引起的另一個環境衝擊
 
2017/07/20
 
雷漢杰 | 國家實驗研究院台灣海洋科技研究中心助理研究員
 
 
活動(演講)時間:2017/05/26
 
自從工業革命以來,人類排放了大量二氧化碳到大氣中。海洋是移除大氣二氧化碳的好幫手,至今吸收了近1/4的人為排放量,有助減緩全球暖化。但二氧化碳同時也是酸性氣體,溶在海水的量越來越多,海水就會變得越來越酸,降低珊瑚、貝類…等這些海洋生物的造礁與造殼能力,衝擊著海洋生態的未來。在無法停止二氧化碳排放量增加的情況下,海水將會變得越來越酸。目前海水酸化的速度,是過去幾十萬年來最快的,而且還會酸得更快。海洋生物,是否能適應得了?藉由這場講座,讓我們一起看看海水酸化的過去、現在,與未來。
 
聽講心得(撰文|孫維新館長)
 
上週五(05/26)晚間的第五場春季展望演講,由國家實驗研究院台灣海洋科技研究中心雷漢杰博士擔綱,雷博士以「海水酸化-二氧化碳引起的另一個環境衝擊」為題,將長期投身酸化研究的寶貴經驗,轉化成平實愜意的用語,進而揭示當前海洋面臨的嚴峻挑戰!

演講開始時,雷博士提到因為從事海水酸化的研究,為他帶來不少的好消息(獎項),因此他很感謝海水酸化!雷博士半開玩笑的一番話,正透露了酸化課題對全球的重大影響,也彰顯相關成果的重要性。另外,他也笑著說,我們常說「情深如海」,這是因為我們覺得海水很深,將感情比作海洋,但其實對地球而言,佔地表面積71%的海洋,深度僅3.8公里,要是比起地球半徑6,400公里來說,就像是球體上的薄薄水氣,也因此更容易被快速成長的人口影響!

關於二氧化碳對環境的衝擊,雷博士首先講到了廣為人知的「全球暖化」。地球因為有大氣層的作用,保持一定的溫度(平均攝氏15度),但也隨著像二氧化碳的溫室氣體增加,讓溫度有攀升的趨勢。對海水而言,亨利定律(Henry's Law)解釋了二氧化碳濃度的機制:
 
       水裡的CO2濃度 = 溶解度 x 大氣CO2分壓,
 
因此我們看到只要大氣中的二氧化碳增加,水中的濃度同樣也會上升!他說人類進行日常活動如騎車發電等,經常會製造二氧化碳出來,因而讓更多的二氧化碳跑到水中。他提到就像喝汽水一樣,二氧化碳是種酸性氣體,溶在海水當中會讓它PH值下降,對生態產生多種的威脅!雷博士指出縱使海洋表水PH平均值為8.1,但若數值因酸化往中性7.0偏,就會發生物種不適應的情形,讓珊瑚藻不能共生,螺貝類的外殼變質、破損。

雷博士接著又分享一則怵目驚心的報導,研究表示2016年澳洲的大堡礁已面臨到空前浩劫,2017年調查指出超過2/3已有珊瑚白化(Coral Bleaching)現象。健康的珊瑚有珊瑚藻共生,但珊瑚藻卻會因海水溫度過高等因素,悄悄離開珊瑚,讓珊瑚剩下灰白的珊瑚蟲,這是死亡的前兆。他說如果未來海水溫度持續偏高,再加上海水酸化的不利因素,無疑將會是雪上加霜,可能讓珊瑚大量死亡。雷博士用一張圖繼續講,事實上,我們排放到大氣的二氧化碳,當中約有1/4會被海水吸收,海水與吸收的二氧化碳結合為碳酸,又解離出氫離子(讓PH變低),這會降低海水的碳酸鈣飽和值,讓珊瑚、甲殼類、浮游動植物、貝類等的殼體鈣化受阻礙。

藉南極冰層封存住空氣的記錄,雷博士說明了科學家鑽出冰心分析的成果。從過去幾十萬年,大氣中的二氧化碳濃度的消長中,我們就能看出海洋PH的變化。40萬年前到最近百年前間,分析顯示海洋PH落在8.1 ~ 8.3之間,而在近百年間降了0.1多,接近PH 8.0左右。最為值得注意的是,若按照這樣的累計,他說科學家也預測出到2100年,可能一舉掉至PH 7.8的新低。而根據海洋生物學家的研究模擬,越酸的海水養出的蛤蠣會減小很多,外殼間的卡榫也會變得較不緊密。

雷博士繼續講解全球擁有二十多年實測數據的研究計畫,在修正後對海水酸化程度的預測相當接近,這當中包含海洋中心參與其中的SEATS(東南亞時間序列研究),其中就有他們參與的小琉球長期觀測的南海沉降顆粒收集平台研究,會在2,000及3,500公尺收集沉降顆粒並做相關分析。雷博士也提到青島的藻化,就像一片綠草皮,實在相當嚴重。另外,雷博士也很生動的用分層手搖杯飲料講解海洋「層化」的概念,藻類浮在上面,就像是抹茶珍珠奶茶的上層一樣,當有機物死亡沉到下層如同珍珠粒,經耗氧分解後產生二氧化碳,形成酸化,可見酸化的來源不只從大氣中,有機物分解也會!

在演講的最後,雷博士提到有人預期耐熱耐酸的物種可能會成為優勢種,並舉出水母爆長的情形在世界各地時有所聞,包含以色列的發電場、瑞典奧斯卡港核電場,還有蘇格蘭通尼斯核電場,都曾遭水母或水藻塞住,就連墾丁也有樽海鞘爆發的景象,形成酸化帶來的另類衝擊。他也再度強調,應嚴肅看待海洋酸化,因為他不但不是假議題,還相當重要。科學家就模擬過在海水溫度過度上升(>攝氏3度),海洋二氧化碳濃度上升加劇(>500 ppm)可能看到的世界,放眼望去生態枯竭,有如海底輓歌!聽到雷博士一整晚的精彩演說,大家都有了相當多的啟發!

 
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