二氧化碳自然存在于空气中：植物需要生长，动物在呼吸时呼气。但是，由于人们燃烧燃料的人，在过去的1500万年中，现在的二氧化碳现在有更多的二氧化碳。大多数₂在大气中收集，因为它吸收了来自太阳的热量，因此在地球周围产生毯子，使其温度变暖。但是大约30％₂溶解到海水，在那里它不会保持浮动co₂分子。一系列化学变化破坏了CO₂分子并将它们与他人重组。

当水（H₂O）和CO₂混合，它们结合形成碳酸（H₂co₃）。与一些分解固体的众所周知的酸相比，碳酸很弱，例如盐酸（胃酸中的主要成分，它们可以消化胃中的食物）和硫酸（汽车电池中的主要成分，它们可以，这些成分可以只需一滴就燃烧皮肤）。较弱的碳酸可能不会迅速起作用，但其工作方式与所有酸相同：它释放氢离子（H⁺），与该地区的其他分子结合。

据定义，具有更多氢离子的海水更酸性，并且它也有较低的pH。实际上，酸化术语的定义 - 酸度，h⁺，pH - 相互联系：酸度描述了多少h⁺离子在溶液中；酸是释放h的物质⁺离子;pH是用于测量H+离子浓度的量表。

史密森尼机构

pH值越低，溶液的酸性越多。pH量表从14（碱液的pH值为13）的极碱性变为极度酸性，在1（柠檬汁的pH值为2），pH值为7是中性的（既不是酸性或碱性）。在pH值小于7的意义上，海洋本身实际上并不是酸性的，即使所有CO都不会变得酸性₂那溶解在海洋中。但是，增加酸度方向的变化仍然是显着的。

到目前为止，自工业革命以来，海洋pH已从8.2下降到8.1，预计到本世纪末，下降到0.3至0.4 pH单位。pH值为0.1的下降似乎并不多，但是pH量表（如测量地震的里奇特量表）是对数。例如，pH 4的酸性比pH 5和100倍（10倍10倍）高10倍（10倍10倍）。如果我们继续以当前速率添加二氧化碳，海水pH可能会在此结束时再下降120％世纪，到7.8或7.7，产生的海洋比过去2000万年或更长时间以上的海洋更具酸性。

许多化学反应，包括对生命必不可少的反应，对pH的小变化敏感。例如，在人类中，正常血液pH在7.35至7.45之间。血液pH值下降0.2-0.3可能会导致癫痫发作，昏迷甚至死亡。同样，海水的pH值很小的变化可能会对海洋生物产生有害影响，从而影响化学交流，繁殖和生长。

在海洋生物中建造骨骼对酸度特别敏感。氢离子与碳酸盐键合的分子之一（CO₃^-2），碳酸钙的关键成分（CACO₃）壳。为了制作碳酸钙，壳式海洋动物（例如珊瑚和牡蛎）结合了钙离子（Ca）⁺²）碳酸盐（CO₃^-2）从周围的海水中，在此过程中释放二氧化碳和水。

像钙离子一样，氢离子倾向于与碳酸盐结合，但是它们对碳酸盐的吸引力比钙具有更大的吸引力。当氢与碳酸盐键合时，碳酸氢盐离子（HCO_3-） 形成了。贝壳构建生物不能从碳酸氢盐中提取所需的碳酸盐离子，从而阻止它们使用该碳酸盐生长新的壳。通过这种方式，氢基本上将碳酸盐离子结合起来，使炮弹动物更难建造房屋。即使动物能够在更酸性的水中建造骨骼，它们也可能需要花费更多的精力才能做到这一点，从其他活动等其他活动中夺走了资源。如果周围有太多的氢离子并且没有足够的分子无法与它们键合，那么它们甚至可以开始破坏现有的碳酸钙分子分开 - 溶解已经存在的壳。

这只是一个过程，即通过溶解二氧化碳而导致的额外氢离子可能会干扰海洋。因此，水中的生物必须学会生存，因为它们周围的水具有越来越多的碳酸盐氢离子。

礁石建造珊瑚从碳酸钙制作自己的房屋，形成复杂的礁石那个容纳珊瑚动物本身，并为许多其他生物提供栖息地。酸化可能限制珊瑚生长通过腐蚀预先存在的珊瑚骨骼，同时减慢新的骨骼的生长，以及结果较弱的珊瑚礁将更容易受到侵蚀的影响。这种侵蚀不仅来自风暴波，而且还来自钻进的动物或吃珊瑚。最近的研究预测，大约有2080年的海洋条件将是如此酸性，以至于即使是健康的珊瑚礁也将侵蚀比他们重建的速度更快。

酸化也可能影响珊瑚，甚至在开始建造房屋之前。仅研究了几种珊瑚种类的卵和幼虫，并且更多的酸性水没有伤害他们的发展当他们仍在浮游生物中时。但是，酸水中的幼虫有更多麻烦找到一个安顿的好地方，阻止他们达到成年。

珊瑚遇到多少麻烦会因物种而异。某些类型的珊瑚可以使用碳酸氢盐而不是碳酸盐离子来建造骨骼，这为他们提供了更多的酸化海洋选择。有些人可以在没有骨架的情况下生存返回正常的骨骼建设活动一旦水恢复到更舒适的pH。其他人可以处理更广泛的pH范围。

尽管如此，在下个世纪，我们将看到珊瑚礁转移中发现的珊瑚类型，尽管我们不能完全确定这种变化会是什么样。在巴布亚新几内亚的礁石上受天然二氧化碳渗漏的影响，大巨石菌落已经接管，细腻的分支形式消失了，这可能是因为它们的细分支更容易溶解。这种变化也可能影响珊瑚中生活的数千种生物，包括人们以不可预测的方式捕鱼和饮食的生物。此外，酸化被堆积在礁石所遭受的所有其他压力之上珊瑚漂白），污染和过度捕捞。

通常，被炮弹的动物（包括贻贝，蛤，海胆和海星）难以建立炮弹在更酸性的水中，就像珊瑚一样。到本世纪末，贻贝和牡蛎预计将分别增长25％和10％。海胆和海星的研究不太好，但是他们从高磁力方解石中建立它们的壳状零件，一种碳酸钙的一种类型，比珊瑚使用的碳酸钙钙形式更快地溶解。这意味着这些生物的壳较弱，增加了被压碎或食用的机会。

然而，对这些生物的一些主要影响超出了成人的壳构建。贻贝的bysal螺纹，他们著名地紧贴着冲浪冲浪的岩石，也不能坚持在酸性水中。同时，牡蛎幼虫甚至无法开始种植壳。在生命的前48小时，牡蛎幼虫经历大量生长突变，迅速建立贝壳，以便他们可以开始进食。但是，酸性的海水在形成之前就吃掉了壳。这有已经造成了巨大的牡蛎死亡在美国西北太平洋。

然而，这种巨大的失败并不是普遍的：研究发现甲壳类动物（例如龙虾，螃蟹和虾）长出更强壮的贝壳在较高的酸度下。这可能是因为它们的贝壳的构造方式不同。此外，某些物种可能已经适应了更高的酸度或具有这样做的能力，例如紫色海胆。（尽管一项新研究发现幼虫胆素很难消化他们的食物在提高的酸度下。）

当然，这些生物的丧失在食物链中会产生更大的影响，因为它们是许多其他动物的食物和栖息地。

本杰明·德拉蒙德 +萨拉·斯蒂尔

有两种主要类型的浮游动物（微小的漂流动物），它们建立了由碳酸钙制成的壳：有孔虫和翼足。它们可能很小，但它们是海洋食物网中的大型参与者，因为几乎所有较大的生活都吃了浮游动物或其他吃浮游动物的动物。他们对碳循环- 如何在空气，陆地和海洋之间移动碳（作为二氧化碳和碳酸钙）。海洋中包含世界上最大的积极循环碳，并且在储存碳中也非常重要。当被炮击的浮游动物（以及被炮弹的浮游植物）死亡并沉入海底时，他们随身带碳酸钙壳，它们被沉积为岩石或沉积物，并在可预见的将来存放。这是从大气中除去二氧化碳的一种重要方法，从而减慢了由温室效应。

这些微小的生物繁殖得如此之快，以至于它们可能比大型，缓慢的动物更好地适应酸度。然而，在实验室和二氧化碳渗漏中的实验（pH自然低）发现有孔虫不能很好地处理较高的酸度，因为它们的壳迅速溶解。一项研究甚至预测来自热带地区的有孔虫到本世纪末将灭绝。

翼足的外壳是已经在南大洋中解散了，其中更多的酸性水从深海上升到表面，从而加快了由人类衍生的二氧化碳引起的酸化作用。像珊瑚一样，这些海洋蜗牛特别容易受到影响，因为它们的壳是由aragonite制成的，这是一种精致的碳酸钙形式，在海水中可溶50％。

一个大的未知是酸化是否会影响海蜇人群。在这种情况下，担心他们会不受伤害。水母与鱼类和其他捕食者竞争食物（几乎是较小的浮游动物），他们自己也自己吃幼鱼。如果在大多数其他生物体遭受的情况下，水母在温暖和更酸性的情况下繁衍生息，则有可能果冻将主导一些生态系统欧宝体育稳不稳（在海洋部分已经看到的问题）。

植物和许多藻类可能在酸性条件下繁殖。这些生物可以通过结合阳光和二氧化碳来产生能量 - 因此，水中二氧化碳更多不会伤害它们，但会有所帮助。

海草形成沿海沿海的浅水生态系统，可作为许多欧宝体育稳不稳较大鱼类的苗圃，并且可以是成千上万种不同生物的家。在更酸性的实验室条件下，他们能够更好地繁殖，长大并生长更深的根部 - 所有好东西。但是，由于许多其他原因，尤其是流入沿海海水的污染，它们的下降幅度不大，而酸化的不可能完全补偿这些其他压力造成的损失。

在更酸性的条件下，一些藻类的生长更好，二氧化碳的增强。但珊瑚藻，建造碳酸钙骨架并帮助水泥珊瑚礁，票价不佳。大多数珊瑚藻类物种从碳酸钙的高镁方解石形式产生壳，该形式比后陆或常规方解石形式更可溶。一项研究发现在酸化条件下，珊瑚藻覆盖了92％的面积，为其他类型的非钙化藻类提供了空间，会窒息并损坏珊瑚礁。这是双重糟糕的，因为许多珊瑚幼虫在准备离开浮游生物并在珊瑚礁上开始生命时，他们更喜欢定居于珊瑚藻。

一组主要的浮游植物（在地表水中漂浮并生长的单细胞藻类），球虫，生长壳。早期的研究发现，像其他被炮弹动物一样，它们的炮弹减弱了，使它们容易受到损害。但一项长期研究让普通的cocolithothore（艾米利亚尼亚·赫xleyi）繁殖700代，花费大约12个月，在预计在100年内将成为现实的温暖和更酸性的条件。人口能够适应，增长强烈的壳。他们可能只需要更多时间来适应，或者适应会因物种甚至人群而变化。

尽管鱼没有贝壳，但它们仍然会感受到酸化的影响。由于周围水的pH值较低，因此鱼的细胞通常通过服用碳酸而与海水平衡。这改变了鱼类血液的pH值，这种疾病称为酸中毒。

尽管当时鱼与环境保持一致，但可以改变体体内的许多化学反应。只有很小的pH变化就可以在生存中产生巨大的影响。例如，在人类中，血液pH值为0.2-0.3可能会导致癫痫发作，昏迷甚至死亡。同样，鱼也对pH敏感，必须使其身体过度驱动以使其化学反应恢复正常。为此，它将燃烧额外的能量，以通过其g，肾脏和肠子从血液中排出多余的酸。似乎这似乎并不能用大量能量，但是即使略有增加，也减少了鱼类必须处理其他任务的能量，例如消化食物，迅速游泳以逃避捕食者或捕获食物并繁殖。它也可以减慢鱼类的生长。

甚至酸性水略高，也可能影响鱼类的思想。小丑鱼通常可以听到并避免嘈杂的捕食者，但在更酸性的水中，它们不要逃避威胁噪音。小丑鱼也离家更远，遇到“闻到”回来的麻烦。这可能会发生，因为酸化会改变鱼的身体和大脑的pH值，可以改变大脑处理信息的方式。此外，Cobia（一种流行的游戏鱼）生长更大的耳石- 影响听力和平衡的小耳朵骨骼在更多的酸性水中，这可能会影响其导航和避免猎物的能力。尽管仍然有很多东西要学习，但这些发现表明，我们可能会看到酸化动物行为的不可预测的变化。

适应较高酸度的能力因鱼类而异，哪种品质将有助于或伤害给定的鱼类物种。占主导地位鱼类的转变可能会对食物网和人类渔业产生重大影响。

地质学家通过挖掘二氧化碳和温度与当今发现的条件相似，研究酸化的潜在影响。一种方法是学习内核，土壤和岩石样品从地面上从地面到深处，层可追溯到6500万年。深海深海岩心中化石的化学成分表明，自从地球最后一次经历了当今高水平的大气二氧化碳以来已经有3500万年了。但是要预测未来 - 地球可能在本世纪末的样子 - 地理学家必须再回顾过去的2000万年。

大约5580万年前，大量二氧化碳被释放到大气中，温度上升了约9°F（5°C），这一时期称为古新世 - 新世热最大。科学家还不知道为什么会发生这种情况，但是有几种可能性：强烈的火山活动，海洋沉积物的崩溃或燃烧森林，泥炭和煤炭的广泛火灾。像今天一样，随着二氧化碳迅速上升，深海的pH值迅速下降，导致突然的“溶解事件”，其中大部分被炮弹的海洋生物消失了，沉积物从主要从碳酸盐“粉笔”转变为红棕色的棕色钙。泥。

地理学家看到了更远的回溯（约3亿年）看到了许多变化，这些变化具有当今人类驱动的海洋酸化的许多特征，包括珊瑚礁的近乎分配。但是，过去的事件没有完美地模仿我们今天看到的条件。主要区别在于，今天是合作₂水平以前所未有的速度上升 -甚至比古新世热最大值更快。

研究当今海洋中海洋生物如何应对更酸性海水的另一种方法是进行受控实验室实验。研究人员通常会将生物体放在具有不同pH值的水罐中，以了解它们的票价以及是否适应条件。他们不仅仅是在寻找炮弹建造能力；研究人员还研究了他们的行为，能量使用，免疫反应和生殖成功。他们还要看同一物种的不同生活阶段，因为有时成年人很容易适应，但是年轻的幼虫不会 - 反之亦然。研究酸化与其他应激源（例如变暖和污染）的影响也很重要，因为酸化不是人类改变海洋的唯一途径。

然而，在野外，那些藻类，植物和动物并非孤立地生活：它们是许多生物体的社区的一部分。因此，一些研究人员研究了酸化对实验室中通常（猎物与捕食者之间的相互作用）的影响。结果可能很复杂。在更酸性的海水中，一种称为普通毛虫的蜗牛（Littorina Littorea）建立一个较弱的外壳并避免螃蟹捕食者 - 但在此过程中，寻找食物也可能会花费更少的时间。无聊的海绵钻更快地进入珊瑚骨骼和扇贝壳。还有黑脸小丑鱼的后期幼虫失去闻到的能力掠食者和非掠夺者之间的差异，甚至被掠食者吸引。

尽管目前的海洋酸化速率高于过去（自然）事件，但它仍然不会一次发生。因此，对酸化作用的短期研究可能不会发现某些人群或物种适应或适应降低海洋pH的潜力。例如，深水珊瑚lophelia pertusa在暴露于pH下降的第一周，其维持钙碳酸盐骨骼的能力显着下降。但是在酸化的海水六个月后，珊瑚适应新条件并恢复正常增长率。

有些地方散布在整个海洋中₂- 富含火山通风口的水泡，降低周围水域的pH值。科学家研究了这些不寻常的社区，以了解酸化的海洋的外观。

研究人员在意大利海岸工作比较了79种底部无脊椎动物的能力在与CO不同距离的区域定居₂通风口。对于包括蠕虫，软体动物和甲壳类动物在内的大多数物种，靠近通风口的物种（水越酸性），能够定居或生存的个体人数就越多。藻类和需要丰富的碳酸钙的动物，例如珊瑚礁建造珊瑚，蜗牛，藤壶，海胆和珊瑚藻，在酸化的水中不存在或较少的酸性水，这些水由海草和棕色藻类的密集林分所占据。只有一个物种，多chaete蠕虫音节扩散，在下pH水中更丰富。这二氧化碳渗入对珊瑚礁的影响在巴布亚，新几内亚也很引人注目，大巨石珊瑚取代了复杂的分支形式，在某些地方，用沙子，瓦砾和藻类床完全代替了珊瑚。

所有这些研究提供了有力的证据，表明酸化的海洋看起来与当今的海洋有很大不同。有些物种会士兵士兵，而另一些物种会减少或灭绝，而整个海洋的各种栖息地将不再提供我们依赖的多样性。

在实验室中研究酸化的一个挑战是，您只能一次真正看几个物种。为了研究整个生态系统（包括酸化欧宝体育稳不稳之外的许多其他环境影响，包括变暖，污染和过度捕捞），科学家需要在现场进行。

研究酸化的最大现场实验是海洋酸化的生物学影响（Bioacid）项目。来自五个欧洲国家 /地区的科学家建造了十个中心，这是60英尺深的巨型测试管，含有近15,000加仑的水 - 并将它们放在瑞典的Gullmar峡湾中。在让浮游生物和其他微小的生物漂移或游泳后，研究人员将测试管密封，并将pH值降低到7.8，预期的酸度为2100，其中一半。现在是等待看看生物会如何反应，以及他们是否能够适应。如果该实验是同类产品中的第一个实验，那么它可以在世界各地的不同海洋地区重复。

2013年，大气中的二氧化碳通过400份百万分（ppm）- 比过去一百万年（甚至2500万年）的任何时候都要高。二氧化碳的“安全”水平约为350 ppm，这是我们在1988年通过的一个里程碑。没有海洋吸收，大气中的二氧化碳甚至更高，将其更高 - 确定器至475 ppm。

降低该数字的最现实的方法（或避免天文学上更高）是通过燃烧更少的化石燃料并找到更多的碳汇（例如再生）来减少我们的碳排放量红树林，，，，海草床和沼泽，被称为蓝色碳。如果我们这样做了，数十万年来，大气中的二氧化碳和海洋将再次稳定。

即使我们现在停止排放所有碳，海洋酸化也不会立即结束。这是因为改变排放和我们开始感受效果之间存在滞后。这就像在驾驶汽车时停下来停下来一样：即使您猛击刹车，汽车仍会在停下来之前移动数十或数百英尺。排放量发生同样的事情，但是气候将继续改变，而不是停止行驶的车辆，而是会继续变暖，海洋将继续酸化。二氧化碳通常在大气中持续数百年。在海洋中，这种作用进一步扩大，因为更多的酸性海水与深水混合在一个循环中也持续数百年。

我们可能会开发有助于我们降低大气二氧化碳或海洋酸度的技术，或者不需要非常大幅度地切割碳排放。由于这种解决方案将要求我们故意操纵行星系统和生物圈（无论是通过大气，海洋还是其他自然系统），因此此类解决方案被分组为“地球工程”的标题。

增加二氧化碳对人们思想的主要影响是地球的变暖。一些地球工程提案通过各种反射阳光（并因此过多的热量）从大气中返回太空的方式解决了这一点。这可以通过将颗粒释放到高气氛中，它的作用像是微小的，反射镜，甚至是通过将巨型反射镜放入轨道上！但是，该解决方案无助于从大气中去除二氧化碳，该二氧化碳将继续溶解到海洋中并引起酸化。

另一个想法是通过种植更多使用它的生物来清除大气中的二氧化碳：浮游植物。将铁或其他肥料添加到海洋中可能导致人造的浮游植物开花。然后，这种浮游植物会从大气中吸收二氧化碳，然后死后，下沉并将其捕获在深海中。但是，尚不清楚这将如何影响依赖浮游植物的海洋食品网，或者这是否会导致深海变得更加酸性。

即使海洋似乎远离您的前门，您的生活和家里也可以做一些事情，可以帮助减慢海洋酸化和二氧化碳的排放。

您能做的最好的事情是尝试降低每天使用的二氧化碳。尝试通过回收，关闭未使用的灯，步行或骑自行车而不是开车，使用公共交通工具以及支持清洁能源（例如太阳能，风能和地热功率）来减少在家中的能源利用。即使是检查轮胎压力的简单行为（或要求您的父母检查他们的压力）也可以降低气体消耗并减少碳足迹。（（在这里计算您的碳足迹）

您可以做的最重要的事情之一就是向您的朋友和家人介绍海洋酸化。因为科学家只注意到最近的一个大问题，所以很多人仍然不知道这正在发生。所以谈论它！教育您的同学，同事和朋友，了解酸化将如何影响世界各地数十亿人提供食物，收入和美丽的惊人海洋动物。