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2100年海洋酸化螃蟹(海洋酸化综述)

来源:www.ascsdubai.com   时间:2023-06-02 21:23   点击:204  编辑:jing 手机版

1. 海洋酸化综述

原因是大气二氧化碳的增加。

大洋酸化是指由于海洋吸收大气中过量二氧化碳,使海水正在逐渐变酸。工业革命以来,海水pH值下降了0.1。海水酸性的增加,将改变海水化学的种种平衡,使依赖于化学环境稳定性的多种海洋生物乃至生态系统面临巨大威胁。

海洋与大气在不断进行着气体交换,排放到大气中的任何一种成分最终都会溶于海洋。在工业时代到来之前,大气中碳的变化主要是自然因素导致的,这种自然变化造成了全球气候的自然波动。从工业革命开始,人类开采使用煤、石油和天然气等化石燃料,并砍伐了大量森林,至21世纪初,已经排出超过5000亿吨二氧化碳。这使得大气中的碳含量水平逐年上升。

海洋吸收大气中的二氧化碳,二氧化碳与海水发生反应,导致海洋酸化,威胁着生物和生态系统服务,进而威胁到粮食安全、旅游业和沿海保护。

2. 海洋酸化对海洋生物有哪些危害

            海水酸化的原因主要有以下几个方面:

人为原因:活动水平的升高导致大量甲烷和氮氧化物的排放,这些物质会和海水中的氧气反应生成大量的二氧化碳和甲烷,导致海洋酸化。此外,工业污染也是海洋酸化的原因之一,例如燃烧化石燃料会产生大量的二氧化碳和氮氧化物,这些气体会溶解在海水中,形成酸性水。

自然原因:海洋本身也会发生一些自然反应,例如地球上的火山活动和板块运动会导致海洋板块破裂和火山喷发,这些活动会释放出大量的二氧化碳和甲烷,导致海洋酸化。此外,海洋中的生物也会产生酸性物质,例如,珊瑚会分泌出一种富含碳酸钙的物质,这些物质会吸收海水中的钙离子,形成碳酸钙沉积物,导致海洋酸化。

海水酸化的影响包括:

对海洋生物的影响:海水酸化会破坏海洋生物的生态环境,导致一些物种的死亡或消失。例如,珊瑚礁是许多海洋生物的栖息地,但是当海水酸化后,珊瑚礁中的珊瑚会死亡,而一些以珊瑚为食的生物也会受到影响。此外,一些海洋生物在酸性环境下会生长缓慢或停止生长,甚至会形成畸形。

对海洋生态系统的影响:海水酸化会降低海洋生态系统的稳定性,影响生物多样性。例如,酸性水域会限制某些生物的生长和繁殖,使得这些生物种群的数量减少。同时,由于海水酸化会吸收大量的营养物质,使得浮游植物无法在酸性水域中生长繁殖,导致浮游植物数量减少。此外,酸性水域还会影响某些捕食者的生态习性,使得它们的捕食效率降低。

对大气环境的影响:海水酸化会导致大气中二氧化碳和甲烷的含量增加,从而加剧全球变暖和气候变化。例如,二氧化碳是一种温室气体,它能够吸收并重新辐射地球表面向外辐射的热量,从而降低地球表面的温度。但是当海水酸化后,二氧化碳的含量会增加,从而加速全球变暖的过程。

对地球温室效应的影响:海水酸化会加剧地球温室效应,因为二氧化碳是一种温室气体,它能够吸收并重新辐射地球表面向外辐射的热量。

3. 海洋酸化的概念

海水酸碱度的标志

海水pH值是测量海水酸碱度的一种标志,海水一般呈弱碱性,是海水酸碱度的一种标志。海水的pH值大于7,所以海水呈弱碱性。海水pH值因季节和区域的不同而不同:夏季时,由于增温和强烈的光合作用,使上层海水中二氧化碳含量和氢离子浓度下降,于是pH值上升,即碱性增强,冬季时则相反,pH值下降。在溶解氧高的海区,pH值也高;反之,pH值

基本简介

天然海水的PH值经常稳定在 7.9—8.4之间

未受污染的海水pH值在8.0~8.3之间,也就是说,天然的海洋有点偏碱

太平洋海域平均PH值是7.889—8.268

海水的pH值

海水的pH值约为8.1,其值变化很小,因此有利于海洋生物的生长;海水的弱碱性有利于海洋生物利用 CaCO3组成介壳;海水的 CO2含量足以满足海洋生物光合作用的需要,因此海洋成为生命的摇篮。

一般气体在海水中的溶解量与其在大气中的分压成正比,但CO2是个例外。CO2与水有反应,因此提高了它在海水中的浓度。CO2在生物过程中起重要作用,藻类光合作用消耗CO2,产生有机物和氧气。因此,大部分地区的海水表层是不饱和的,深层水由于下沉有机物的分解含有较多的CO2。赤道海域环流和美洲大陆西岸上升流把CO2带入表层水。

海水从大气中吸收CO2的能力很大,而且最初它所能吸收的CO2是现今的几倍。要准确估计海水吸收CO2的能力是较为困难的,因为整个体系处于动态之中。CO2与水生成碳酸,碳酸离解得到碳酸氢根和碳酸根,这是海水中溶解碳的主要化学形式。CO2浓度随深度增加,因为藻类光合作用消耗CO2而在呼吸中放出CO2,另一个原因是CO2的溶解度随压力增加而增加。

天然的碳有三种同位素:12C,13C和14C。其中C是放射性同位素。大气中的C有两种来源,一是宇宙射线与大气中的N2发生核反应产生的;另一种是由于核爆炸产生的。C进入海洋后,随着海水的运动减低浓度,因此可以用来研究CO2的气体交换速率和水团的年龄等。

海水中的二氧化碳含量约为2.2mmol/kg。CO2的各种形式随pH的变化而变化。海水的pH值等于8.1,以HCO3形式为主;其次是CO3;而CO2+H2 CO3含量很低。在CO2+H2 CO3中则是以溶解CO2为主,H2 CO3更少。常常把CO2+H2 CO3称为“游离CO2”,写为CCO2(T)。

海水pH值是测量海水酸碱度的一种标志。海水由于弱酸性阴离子的水解作用而呈弱碱性。海水pH变化不大,一般在在8.0~8.5之间,表层海水通常稳定在8.l±0.2左右,中、深层海水一般在7.8~7.5之间变动。

pH标度

1909年Sorensen首次提出了pH标度,定义为

pHs=-log CH+

这里是使用H+的浓度标度的,在1924年离子活度概念提出后,他又提出一个用活度标度的定义:

pHa=-loga H+

这两种标度之间差一个常数,25°C时,pHa=pHs+0.027。

实用标度

但是,实际上单独离子的活度无法测定,为了得到一个确定的值,需要确定一个实用标准,即根据现有的pH标准液(pHs)对比未知溶液的pH

pH= pHs +(E-Es)F/2.303RT

这里的pHs标准一般采用0.05mol/dm苯二甲酸氢钾的水溶液在25°C时pH值,即4.00。

影响因素

大洋水的pH变化主要是由CO2的增加或减少引起的。

海水的pH一般在7.5~8.2的范围变化,主要取决于二氧化碳的平衡。在温度、压力、盐度一定的情况下,海水的pH主要取决于H2CO3各种离解形式的比值。海水缓冲能力最大的时候pH应当等于碳酸第一、第二级离解常数。反过来,当海水pH值测定后也可以推算出碳酸的浓度。当盐度和总CO2一定时,由于碳酸第一、第二级离解常数随温度、压力变化,所以海水的pH值也随之变化。计算出不同温度、压力下的碳酸第一、第二级离解常数值,就可以计算出pH。在实验室测定海水的pH时,如果温度、压力与现场海水不同,则需要进行校正。

温度校正可用下式

pHt1(现场)=pHt1(测定)+0.0113(t2-t1)

由于深度改变引起的压力校正可以通过查表得到。

测量

测海水pH值的意义

海水pH值是研究二氧化碳体系时易于直接测定的最重要的物理量之一。

1、根据所测的pH值,结合其他一些可测的物量参量,即可计算海水二氧化碳体系中各分量的含量;从而得到不同海区不同水层中二氧化碳平衡体系比较明确的图象,以避免一一直接测定这些分量;

2、借助于pH值的分布,有助于认识各种海洋动植物的生活环境,进而掌握海洋动植物的生长繁殖规律;

3、海水的pH值也直接影响到海洋中各种元素的存在形态及其反应过程。

总之,海水pH是海洋化学研究的重要参数之—,测定海水pH值对研究开发利用海洋资源具有十分重要的意义。

测定步骤

一、pH值的校准

1、打开仪器连通电源,电极插头与仪器电极插座连接,预热30分钟。

2、将仪器选择开关拨至pH档

3、将温度调至当前温度(25℃)

4、用蒸馏水冲洗电极,并使用洁净滤纸吸干水分

5、将电极浸入pH=6.864的标准缓冲溶液瓶,将斜率旋钮置100%处(顺时针旋到底),摇动瓶子,待平衡后调定位旋钮至显示6.86

6、取出电极,用蒸馏水冲洗电极,并使用洁净滤纸吸干水分

7、将电极浸入pH=4.003的标准缓冲溶液瓶,摇动瓶子,待平衡后调斜率旋钮,至显示4.00,保持斜率、定位旋钮不动

8、核准,再次浸入pH=6.864的标准缓冲溶液瓶,看读数是否一致,若不一致,重复定位和调斜率步骤

9、取出电极并用蒸馏水洗干净,并用洁净滤纸吸干水分,放入保护液中或直接测定样品

二、水样pH的测量:

1、调准后,取出电极用蒸馏水洗净,并用洁净滤纸吸干水分

2、将电极侵入待测溶液,摇动瓶子,待平衡后,可从显示器读出样品的pH值

3、测量完毕后,取出电极并用蒸馏水洗干净,并用洁净滤纸吸干水分,放入保护液中

计算: ,r:温度校正系数;t'w:测定时的温度℃;tw:现场温度℃;β:压力校正系数;d:深度m。

性质

海水pH值与温度的关系

海水pH值随温度升高而略有降低,这是海水中弱酸的电离常数随温度升高而增大的结果,因此,如果实际测定海水pH值时的水温与现场温度不同,就需进行校正。

海水pH值与压力的关系

海水静压增大,海水的pH值降低,这是由于碳酸的离解度随深度而增大,压力对pH值的影响可按Culberson等(1968)提出的校正式进行校正。

海水pH值与盐度的关系

海水盐度的增加,离子强度增大,海水中碳酸的电离度就降低。从而氢离子的活度系数及活度均减少,即海水的pH值增加。

昼夜变化

夏季:白天表层海水光照时间长,浮游植物光合作用强度大于生物呼吸及有机质氧化分解强度,结果海水中出现CO2的净消耗,pH值逐渐上升;午后3—4小时内,pH值几乎达到最大值;晚间,光合作用停止,但呼吸作用和有机质降解作用照常进行,产生的CO2逐渐积累,海水pH值逐渐下降。

冬季:由于水温低,生物的光合作用与有机质的分解速率均下降,pH值的昼夜变化幅度比夏季小。

4. 海洋酸化可能造成的后果

二氧化碳溶解于水,与水结合生成碳酸,碳酸的一部分以原来的形式保留在水中,大部分则离解成酸性的氢离子和碳酸氢根离子,这意味着珊瑚以及带壳类海洋生物将面临着失去外壳和骨骼的灭顶之灾。然而大部分带壳类生物作为海洋食物链中重要的组成部分,它们的腐蚀将会对其他生物构成巨大影响,其中小到鱼虾,大至鲨鱼、巨鲸等。有着天然防波堤的珊瑚礁因海洋酸化而致使生长繁殖受到严重抑制,甚至随着酸化进一步恶化而导致溶解,短期内虽不会发生,但珊瑚礁生态系统已经受到严重破坏,珊瑚变得十分稀少。这将导致低地岛国更容易为暴雨所侵害,海岸线向陆地后退,大量的椰树林被海水倾倒,村庄被海水冲击,造成巨大的经济损失。

5. 海洋酸化现状

这句话可能是片段吧。

按照物理学的原理,温度越低,二氧化碳在水中的溶解度越高;温度越高,二氧化碳在水中的溶解度越低。

由于人类活动,二氧化碳含量急剧上升,导致气候变化,全球变暖,海水表面温度上升,而大气二氧化碳浓度高,大量二氧化碳溶解于海洋,使海洋酸化。

6. 海洋酸化解决方案

原因:在于大气二氧化碳的增加。北冰洋酸化是因为海水吸收了大气中过量的二氧化碳,导致酸碱度降低。海洋酸化之后会对一些构建碳酸钙骨骼和外壳的生物产生负面影响,如软体动物、海胆、海星和珊瑚等。

海洋酸化

  海洋酸化是指由于海洋吸收、释放大气中过量二氧化碳(CO2),使海水逐渐变酸。工业革命以来,海水pH值下降了0.1。海水酸性的增加,将改变海水化学的种种平衡,使依赖于化学环境稳定性的多种海洋生物乃至生态系统面临巨大威胁。

7. 海洋酸化的主要原因

海水变深主要是因为以下几个原因:

1. 海平面上升:海水变深的一个主要原因是全球海平面上升。这是由于全球气温升高导致的冰川融化和海洋膨胀,使海平面上升。这种情况会导致海岸线退缩,海水淹没低洼地区,甚至会对整个国家的生态和经济造成威胁。

2. 陆地隆起:海水变深的另一个原因是陆地隆起。随着地球表面板块的运动,某些地区的海洋地壳会隆起,这会使海水深度增加。这种情况通常发生在海山和大洋脊等地质构造物的周围。

3. 降雨量增加:另一个导致海水变深的原因是大气降水量的增加。当大气中的水汽凝结成降水后,一部分水流回海洋,增加了海水的体积,导致海水变深。

除了上述原因,海水变深还可能受到其它因素的影响,例如海洋流的变化、潮汐和风等。此外,全球气候变化还会对海洋生态系统造成影响,例如酸化和海洋生物灭绝等问题,这也可能导致海水变深。

需要注意的是,虽然海水变深是一个自然现象,但全球气候变化和人类活动也在加速这一过程。全球气候变化导致的海平面上升和人类活动带来的海岸线变化等问题,已经给地球带来了巨大的环境和经济压力,需要全球共同努力应对。

8. 海洋酸化的研究进展

大洋酸化的原因,在于大气二氧化碳的增加。海洋从大气中吸收了大量的人造二氧化碳。这些额外的二氧化碳导致海洋酸化,这一过程今天已经可以观察到。海洋酸化尤其影响到形成碳酸钙骨骼和贝壳的生物,如软体动物、海胆、海星和珊瑚等。

海洋酸化即海水由于吸收了空气中过量的二氧化碳,导致酸碱度降低的现象。酸碱度一般用pH值来表示,范围为0-14,pH值为0时代表酸性最强,pH值为14代表碱性最强。蒸馏水的pH值为7,代表中性。海水应为弱碱性,海洋表层水的pH值约为8.2。

当空气中过量的二氧化碳进入海洋中时,海洋就会酸化。科学家研究表明,由于人类活动影响,到2012年,过量的二氧化碳排放已将海水表层pH值降低了0.1,这表示海水的酸度已经提高了30%。预计到2100年海水表层酸度将下降到7.8,到那时海水酸度将比1800年高150%。

9. 海洋酸化是什么意思

按照物理学的原理,温度越低,二氧化碳在水中的溶解度越高;温度越高,二氧化碳在水中的溶解度越低。

由于人类活动,二氧化碳含量急剧上升,导致气候变化,全球变暖,海水表面温度上升,而大气二氧化碳浓度高,大量二氧化碳溶解于海洋,使海洋酸化。

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