海洋化学的变化-水质分析仪 - 海洋地球化学分析

戈尔（Al Gore）有句著名的话：“二氧化碳是我们文明的呼气。自一万年前的农业基础和工业革命以来，人类的存在基于含有，释放二氧化碳的成分的使用，生产和消费。使用此类产品已导致大气中二氧化碳含量急剧上升，从而扰乱了地球的自然过程。这些增加的温室气体水平对海洋具有破坏性影响；海洋正在经历由二氧化碳和水（H2O）结合形成的碳酸的产生。了解海洋的化学特性以了解其过程并为气候变化的影响提供解决方案至关重要；由于温室气体的增加，海平面上升，珊瑚礁的丧失，浮游植物的丧失，酸化等等，海洋的大量生物正处于危险之中。话虽如此，海洋化学并不是一个容易的话题，但我们必须对其进行研究，以了解海洋在气候变化中的作用以及我们可以采取哪些措施来保存它。

我们必须首先以较小的规模了解水分子，以了解海洋正在经历的变化。水分子由一个弱氢键组成，其中一个氧原子与两个氢原子相连。氢原子带正电，氧原子带负电；这些相反的电荷彼此吸引，形成了纽带。所有分子均以三种不同状态存在：气体，固体，液体。三种状态的决定因素是温度。较高的温度会激发分子的能量，使它们运动得更快，直到键断裂并转化为气体。较低的温度会使分子减速，足以使它们再次键合并变成液体。当达到零摄氏度时，水会结晶形成冰，即固体。这种改变状态的能力还赋予水其他性能，例如其溶解其他物质的能力。

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这是保持海洋酸度平衡的过程的一部分，以便碳循环在没有压力的情况下正常运行。但是，由于大气中的高浓度，气候变化通过增加人为二氧化碳的吸收而影响了海洋的pH值。二氧化碳在大气中的浓度已达到百万分之385，预计在整个21世纪将继续增加[5]。海水在大气中交换约25％至30％的二氧化碳。然而，大气中过量的二氧化碳打断了酸度平衡的过程。这也是为什么他们将海洋视为“碳汇”的原因。

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海水的成分以pH单位测量，pH用来测量水溶液的稠度。单位趋向于从零（酸性）到七（中性）和14（碱性）。从历史上看，海洋的pH值为8.2，但最近下降了0.01个单位。海洋仍然是碱性，但酸化是指添加氢离子（H ^ +）。如上所述，二氧化碳和氢离子的混合物产生碳酸，碳酸可以形成氢和碳酸盐的离子。这由以下反应表示：CO2 + H2O <-> H2CO3 [<-> [2H] ^ ++ CO3 ^（-2）。因此，由于过量的碳增加了氢离子的浓度，海洋的酸度稳定地增加，氢离子的浓度直接增加了酸度水平。

现在，所有海洋都在经历酸化，但速率却不同。总的来说，冷水往往更容易吸收二氧化碳，使它们更容易受到酸化的影响。北冰洋最冷，最脆弱。融冰使温度保持较低，但表面积较小，无法吸收二氧化碳。同时，全球变暖正在融化冰，导致表面积增加，二氧化碳从冰芯气泡中逸出。北冰洋不仅变得更酸，而且酸度水平也加深了。酸性水平从90年代的324英尺扩大到2019年的800英尺以上。同时，由于北冰洋的融冰流和来自沿海地区的强风，太平洋的海水也较冷。由于人为造成的二氧化碳，该地区的pH值已经降低，降低的幅度为0.11个单位。太平洋的pH单位预计将迅速从每十年的.02降低到近3个单位。最后，大西洋从太平洋和北极吸收海水，这些海水本身是高度酸性的。它也面临着同样的问题。

过量的二氧化碳和酸化的直接影响存在于钙化石海洋生物中，该生物具有贝壳和骨骼，例如浮游植物，浮游动物和其他无脊椎动物。这些壳由碳酸钙CaCO3组成，碳酸钙随酸度增加而下降。结果，这些生物的壳恶化并变弱，导致潜在的死亡和灭绝。同时，这会导致整个发育过程中的生长减少以及无法繁殖。但是，生物体对增加的酸度的反应取决于其栖息地，适应性和敏感性。在此过程中，可以承受高酸度水平的海洋生物正在蓬勃发展；这些生物的成分更强，不含碳酸钙。

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许多生物都充当碳库，但是当pH值较低时，它们便无法有效地存储二氧化碳。例如，浮游植物是海洋环境中的重要生物。浮游植物的丰度通常与海洋中的二氧化碳量保持平衡。像植物一样，它通过光合作用去除二氧化碳并释放氧气。因此，浮游植物对于溶解二氧化碳的过程很重要，但是酸化使该二氧化碳去除过程变得过时了。鱼受到水和g之间氧气含量降低的影响。珊瑚也受到这种持续现象的影响，在这种现象中，碳酸钙的变质会削弱骨骼结构并使它们漂白。因此，海洋酸化具有巨大的作用，它可以加速气候变化对其他生命形式的恶化作用。相反，藻类在酸性更高的条件下蓬勃发展，在这种条件下，较高水平的二氧化碳和阳光提供了更多的能量（通过光合作用）。

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海洋酸化对我们的经济和生活方式也有影响。由于鱼类种群的持续减少，渔业将遭受巨大打击；不仅鱼的数量会减少，而且很难找到健康的鱼来食用。然而，酸化是一个重要的问题，但这并不是为了节省几条鱼。公众尚未意识到已经发生的有害影响。海洋中大量的垃圾也是一个必须解决的巨大问题，但是该问题的普遍性是由于越来越多的在线共享被困在垃圾中的动物的图片所致。同时，海洋酸化与许多表明气候变化严重性的问题有关：珊瑚礁的丧失，海洋生物的丧失，二氧化碳水平的提高等等。

海洋呈现出巨大而交错的外观，常常使许多人感到它是一个具有弹性的环境。但是，实际上，海洋是充满活力和敏感的，由于污染和气候变化而不可避免地会改变我们的生活方式，因此存在许多问题。甚至少于一个pH单位的微小变化都会带来灾难性的影响，例如大堡礁的珊瑚寿命减少10％。许多生物都充当碳库，但是当pH值较低时，它们便无法有效地存储二氧化碳。

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