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2018-09-01海洋酸化從頭說起－ 一起來算海洋的酸化程度
585 期
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黃蔚人／國立中山大學海洋科學系助理教授，喜歡研究 海洋與氣候間的相互影響，也喜歡自己修修儀器、做做 實驗，若沒當老師應該會去當創客。
炎炎夏日，不少人喜歡喝汽水，打開瓶蓋以後「嘶」的一聲，本來看不見的氣體就從水中 冒了出來。多數的汽水都屬於碳酸飲料，今天，就從這些碳酸飲料來談海洋酸化。透過汽水可以輕易地理解氣體能溶解於水，包含二氧化碳（carbon dioxide, CO2）在內，其溶於水後就會形成碳酸（carbonic acid, H2CO3）。把汽水瓶假想成地球，瓶中的氣體就是大氣， 而水就是海洋，究竟二氧化碳在海洋與大氣之間如何影響我們的環境呢？本文將深入淺出 地介紹海洋酸化（ocean acidification）的根本原因，並介紹幾種特定海域（如湧升流、 優養化等地區）對海洋酸化造成的影響。
這款海洋口味的「可樂」是怎麼來的？
我們每天呼吸的空氣中，二氧化碳所占總大氣壓力比例（即二氧化碳分壓）正逐漸上升，而這樣緩慢的變化卻能夠 造成全球性的影響。根據美國海洋與大氣總署（National Oceanic and Atmospheric Administration, NOAA） 在夏威夷的大氣二氧化碳分壓量測結果指出，過去60年 來該分壓量已上升超過90 百萬分濃度（ppm）， 平均每 年上升1.5 ppm，但其實增加的速度是越來越快，光是在2016這一年就增加了3 ppm。此外，政府間氣候變化 專門委員會（The Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC）也提出報告，人類每年燃燒石化燃料， 導致過量的二氧化碳被排放到大氣中，而砍伐森林又會減少大氣中的二氧化碳被吸收。
由於海水中的二氧化碳分壓較大氣中的低，透過氣體由高壓往低壓移動的特性，大氣中的二氧化碳會向海水中傳送，也讓海洋有了吸收大氣二氧化碳的能力。以專業的角 度來說，目前全球大洋是大氣二氧化碳的「匯（sink）」， 也就是「儲庫」的概念。即使現代海洋能吸收大氣中約 30％的二氧化碳，然隨著大氣中過多的二氧化碳持續升高 且未出現緩和跡象，致使海洋出現了另一個值得關注的現象—— 海洋酸化。
海水的酸是什麼酸？
溶進海水的不是二氧化碳氣體嗎，怎麼會跟酸化有關係呢？其實，酸化就是海水中氫離子濃度增加的現象，二氧 化碳氣體溶於水後會有2階段的化學反應：碳酸溶於水及碳酸氫根溶於水，兩者都可導致水中氫離子濃度增加（圖一）。一般講到氫離子濃度，就會順帶提到酸鹼度（pH ＝-log[H+]）， 其為氫離子取對數，由於還是負值，故加 上負號後成為正值比較容易理解。據悉，目前全球海水 的pH 值約為8.1，在過去200 年來已經降低了0.1 個單 位；由於pH本身並非以十進位作計算，而是一個對數的 函數，因此這0.1個pH單位換算成氫離子濃度，其實已 經有30％的改變。
過去，因電腦科技尚不發達，若要透過定量了解碳酸溶於水後的酸化程度其實有點困難，因為這中間的化學反應稍微複雜（牽涉到2個溶解常數），而且還是一個動態的計算過程。……【更多內容請閱讀科學月刊第585期】