海洋酸化與水體凈碳酸鈣形成/溶解的關(guān)系
——以黃海冷水團(tuán)為例

翟惟東

（南方海洋科學(xué)與工程廣東省實(shí)驗(yàn)室（珠海），廣東 珠海 519082）

工業(yè)革命以來(lái)，化石燃料的使用和土地利用改變等人類活動(dòng)顯著地改變了全球碳循環(huán)，使得大氣CO2摩爾分?jǐn)?shù)由工業(yè)革命前的約280×10?6升高至2020年的412×10?6。這期間，海洋持續(xù)吸收人類來(lái)源的CO2，使得全球海表pH平均下降0.1～0.2，引起海洋酸化現(xiàn)象（Caldeira et al, 2003; Orr et al,2005; Doney et al, 2009）。由于海洋酸化直接導(dǎo)致海表碳酸鈣飽和度（Ω）下降，因而將嚴(yán)重影響海洋鈣化生物的鈣質(zhì)骨骼/外殼的形成與維持。有實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明，嚴(yán)重的海洋酸化對(duì)一些魚(yú)類的正常生理活動(dòng)和行為特征也會(huì)造成干擾（Cattano et al, 2018; Esbaugh, 2018; Porteus et al, 2018; Rong et al,2018）。

與開(kāi)闊大洋相比，近海的海水酸化過(guò)程機(jī)制更加復(fù)雜，發(fā)展進(jìn)程更快。除了沿岸上升流和河流沖淡水給一些近海海域引入低Ω水體（Feely et al, 2008; Salisbury et al, 2008; Lui et al, 2015; Zhai et al,2015）加劇海洋酸化的負(fù)面影響以外，在有季節(jié)性層化現(xiàn)象發(fā)生的高生產(chǎn)力近海水域，藻類或其他生源顆粒沉降之后在躍層以下的水體里發(fā)生微生物介導(dǎo)的耗氧礦化作用（Li et al, 2018），同時(shí)釋放CO2造成酸化，而層化現(xiàn)象又阻礙了酸化水體通過(guò)氣體交換排酸，使得這種海域表層以下的自然生態(tài)系統(tǒng)和養(yǎng)殖生物早早地受到海水酸化的威脅（翟惟東等, 2012; Zhai et al, 2014）。這種在近海發(fā)生，與群落呼吸相伴的酸化現(xiàn)象是局部的和季節(jié)性的（Borges et al, 2010; Feely et al, 2010; Melzner et al,2013），不同于響應(yīng)全球大氣CO2升高的總體性的“海洋酸化”問(wèn)題（Duarte et al, 2013）。然而，近海季節(jié)性海水酸化必然與響應(yīng)大氣CO2升高的海洋酸化疊加起來(lái)，共同作用，甚至因?yàn)楦逤O2條件下海水對(duì)pH的緩沖容量下降，而使得這兩種酸化現(xiàn)象的負(fù)面效應(yīng)相互加強(qiáng)（Cai et al, 2011）。

近年來(lái)，在大氣CO2升高導(dǎo)致趨勢(shì)性的海洋酸化以及近海富營(yíng)養(yǎng)化、河流沖淡水、沿岸上升流等因素導(dǎo)致近海季節(jié)性酸化的雙重背景下，國(guó)內(nèi)在很多海域開(kāi)展了大量海水pH和Ω的時(shí)空分布及生物地球化學(xué)調(diào)控方面的調(diào)查研究工作，也有很多研究通過(guò)CO2加富培養(yǎng)的方法分析受控條件下各種生物對(duì)海水酸化的生理生態(tài)響應(yīng)，然而還罕有在生態(tài)系統(tǒng)水平上基于碳酸鹽體系參數(shù)評(píng)估水體凈碳酸鈣形成/溶解的研究報(bào)道。本文主要基于黃海的研究工作對(duì)此進(jìn)行評(píng)述，對(duì)我國(guó)后續(xù)的海洋酸化監(jiān)測(cè)與生態(tài)效應(yīng)評(píng)估工作有一定借鑒意義。

1 海洋酸化的生物生態(tài)效應(yīng)

海水pH和Ω都是海水化學(xué)環(huán)境的重要指標(biāo)。正常海水的pH在8.1左右，偏堿性。當(dāng)海水pH低于正常值，就表明海水中酸性物質(zhì)積累，大多數(shù)海洋生物的正常生理活動(dòng)都會(huì)受到干擾。Ω則是海水中碳酸鈣顆粒（CaCO3）形成的化學(xué)勢(shì)，其定義為海水中鈣離子濃度和碳酸根離子濃度的乘積與文石型或方解石型CaCO3表觀溶度積的比值。珊瑚、貝類等鈣化生物的骨骼或外殼以碳酸鈣為主要成分，從化學(xué)定義來(lái)看，這些鈣化生物適于在碳酸鈣飽和度高于1的海水中生長(zhǎng)，而直接暴露在碳酸鈣飽和度低于1的海水中的任何鈣質(zhì)物體都將趨于溶解。實(shí)際海水環(huán)境則遠(yuǎn)比化學(xué)定義更加復(fù)雜，例如，中、低緯度海水環(huán)境中一些珊瑚的鈣質(zhì)骨骼在文石型碳酸鈣飽和度（Ω文石）還高達(dá)2～3.5時(shí)就會(huì)發(fā)生溶解（Yamamoto et al, 2012; Eyre et al, 2018）。另有研究表明，貝類幼體的生長(zhǎng)和發(fā)育在很大程度上與二氧化碳分壓和pH值都不十分相關(guān)，而直接受制于Ω文石（Waldbusser et al, 2015），當(dāng)Ω文石低于1.5時(shí)，幼體貝殼的發(fā)育明顯受到抑制（圖1）。

圖1 美國(guó)近海2種貝類生物的幼體貝殼發(fā)育正常率和正常發(fā)育的幼體的貝殼長(zhǎng)度與海水碳酸鹽體系諸參數(shù)的關(guān)系Fig. 1 Relationship between carbonate parameters and the shell development of two species of shellfish along the United States coast

對(duì)不同CO2水平的自然生態(tài)系統(tǒng)開(kāi)展對(duì)比研究的結(jié)果表明，海洋酸化條件下貝類群落可能被迫向小型化的方向演化（Garilli et al, 2015），相應(yīng)地，其筑礁、濾食等生態(tài)功能減弱，經(jīng)濟(jì)價(jià)值下降。盡管海洋酸化對(duì)貝類生長(zhǎng)的負(fù)面影響可以在很大程度上通過(guò)補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)而加以改善（Ramajo et al, 2016;Leung et al, 2019），然而實(shí)驗(yàn)室研究表明，酸化的海水環(huán)境嚴(yán)重干擾貝類的行為（Peng et al, 2017）、免疫（Liu et al, 2016; Su et al, 2018）與能量代謝（Liao et al, 2019），因此，單純補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng)而不考慮水化學(xué)環(huán)境改變的做法是有條件并且是有限度的。有研究表明，生活在秘魯沿岸強(qiáng)上升流海域的智利扇貝可能已適應(yīng)當(dāng)?shù)厮峄h(huán)境（Ramajo et al, 2019），但是大多數(shù)貝類暴露于低pH海水中就會(huì)出現(xiàn)呼吸、排氨等正常代謝活動(dòng)受到干擾的情況（Liu et al, 2012; Zhao et al, 2017）。另一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)室研究則顯示，采集自黃海沿岸潮間帶的底棲有孔蟲(chóng)群落對(duì)持續(xù)數(shù)月的海水酸化呈現(xiàn)出負(fù)面響應(yīng)（Dong et al, 2020），因此，即使是生活在高度動(dòng)態(tài)變化的潮間帶環(huán)境里的鈣化生物，其對(duì)海水酸化快速發(fā)展這樣的環(huán)境脅迫仍然難以適應(yīng)。

2 在生態(tài)系統(tǒng)水平上基于碳酸鹽體系參數(shù)對(duì)水體凈碳酸鈣形成/溶解的評(píng)估

2.1 原理與方法

邊緣海碳酸鹽體系動(dòng)態(tài)變化受到群落生產(chǎn)和呼吸作用、生物鈣化作用和碳酸鈣溶解，以及水體混合、溫度變化、海氣交換等多種過(guò)程共同影響。鑒于北黃海冷水團(tuán)在每年春季到秋季是一個(gè)持續(xù)存續(xù)的穩(wěn)定水團(tuán)，并且水體混合和海氣交換對(duì)冷水團(tuán)季節(jié)變化的影響可以忽略，而溶解無(wú)機(jī)碳（Dissolved Inorganic Carbon，DIC）和總堿度（Total ALKalinity，TAlk）又不受溫度變化影響，所以，冷水團(tuán)DIC和TAlk的季節(jié)變化就只受群落生產(chǎn)和呼吸作用、生物鈣化作用和碳酸鈣溶解這2組過(guò)程的調(diào)制。

冷水團(tuán)中的生物好氧呼吸作用可描述為：

式（1）表明，生物呼吸作用釋放CO2進(jìn)入水中，每消耗138 mol O2，DIC增加106 mol，TAlk減少17 mol。

而碳酸鈣溶解過(guò)程可以描述為：

式（2）表明，每當(dāng)1 mol CaCO3溶解時(shí)，海水DIC將增加1 mol，TAlk將增加2 mol。仿照Chen（1978）分析深海碳化學(xué)調(diào)查資料的思路，并結(jié)合式（1）和式（2），則如果Xmol有機(jī)物和Ymol CaCO3分解，DIC和TAlk的總變化將為：

將式（3）和式（4）聯(lián)立解方程，可以得到：

因此，當(dāng)忽略溫躍層上下的海氣交換和垂直混合，并忽略其與其他水團(tuán)的混合作用時(shí)（從春季到秋季，黃海冷水團(tuán)的鹽度只有很小的變化），就可以根據(jù)式（5）和式（6），通過(guò)DIC和TAlk的月際改變（ΔDIC和ΔTAlk）估算基本生物地球化學(xué)過(guò)程的貢獻(xiàn)率。

在實(shí)踐中，冷水團(tuán)基本生物地球化學(xué)過(guò)程對(duì)碳酸鹽體系參數(shù)改變的貢獻(xiàn)率可由北黃海冷水團(tuán)內(nèi)相鄰調(diào)查航次期間各參數(shù)平均值的變化量來(lái)計(jì)算，也可由鄰近的并且相鄰月份間鹽度變化很?。ㄕf(shuō)明水體基本保持在原地）的站位數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算。在本研究中，相鄰月份間鄰近站位的選擇標(biāo)準(zhǔn)是：經(jīng)、緯度的差別控制在0.5°以內(nèi)，底層水鹽度的差別控制在0.10以內(nèi)，并且綜合考慮水溫的月際變化是否合理，進(jìn)而從空間覆蓋度比較充足的月際調(diào)查數(shù)據(jù)集里面篩選出盡可能符合條件的碳酸鹽體系數(shù)據(jù)。

2.2 北黃海的數(shù)據(jù)與結(jié)果

2011年、2013年和2017年間，在北黃海以冷水團(tuán)為中心開(kāi)展了若干月際調(diào)查（Zhai et al, 2014,2015; Li et al, 2021），利用冷水團(tuán)底層水的平均數(shù)據(jù)及相鄰月份間鄰近站位的可比數(shù)據(jù)，以式（6）結(jié)合相鄰調(diào)查之間的時(shí)間間隔，計(jì)算出北黃海冷水團(tuán)海域的群落凈鈣化作用/碳酸鈣溶解速率。數(shù)據(jù)結(jié)果呈現(xiàn)出春夏兩季發(fā)生凈鈣化作用而秋季發(fā)生凈的碳酸鈣溶解的總體格局（表1）。數(shù)據(jù)結(jié)果還表明北黃海冷水團(tuán)的群落凈鈣化作用/碳酸鈣溶解速率與水體Ω文石正相關(guān)（圖2），并首次在中國(guó)近海揭示出，群落凈鈣化作用速率降為 0 (μmol·kg?1)·d?1的Ω文石閾值為1.5～1.6（李成龍, 2019; Li et al,2019），與Waldbusser等（2015）報(bào)道的美國(guó)海岸帶貝類幼體正常生長(zhǎng)的臨界閾值（圖1）基本吻合。這一結(jié)果對(duì)于正確認(rèn)識(shí)海洋酸化對(duì)中國(guó)近海的環(huán)境影響非常重要。

表1 北黃海冷水團(tuán)的Ω文石與計(jì)算的群落凈鈣化速率之間的關(guān)系Table 1 Calculation of net community calcification rate and its relationship with aragonite saturation state in the North Yellow Sea cold water mass

圖2 北黃海冷水團(tuán)群落凈鈣化速率與文石型碳酸鈣飽和度之間的關(guān)系Fig. 2 Net community calcification rate versus bottom-water aragonite saturation state (Ωarag)in the North Yellow Sea cold water mass

2.3 與珊瑚礁系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)果的比較

需要指出的是，珊瑚礁系統(tǒng)的群落凈鈣化作用速率降為0 (μmol·kg?1)·d?1的Ω文石閾值高達(dá)（2.9±0.2）（Eyre et al, 2018），與北黃海冷水團(tuán)的Ω文石閾值很不相同，說(shuō)明不同鈣化物種或不同生態(tài)系統(tǒng)的情況差別較大，需要分別開(kāi)展研究。盡管如此，國(guó)際上一些權(quán)威的近海酸化評(píng)估研究報(bào)道大都把Ω文石=1.5作為海水碳化學(xué)變異對(duì)貝類等鈣化生物構(gòu)成嚴(yán)重威脅的臨界指標(biāo)（Gruber et al, 2012;Ekstrom et al, 2015）。

3 討論

3.1 黃海冷水團(tuán)季節(jié)性酸化的過(guò)程機(jī)制

在黃海開(kāi)展月際調(diào)查的數(shù)據(jù)比較結(jié)果表明，黃海底層大水體的耗氧作用速率為每天0.4～1.5 μmol O2kg?1（Zhai et al, 2014; Li et al, 2019; Yu et al, 2022），比長(zhǎng)江口外富營(yíng)養(yǎng)化海域2003年6月表層水體實(shí)測(cè)耗氧作用速率——每天2.2～34.4 μmol O2kg?1（Chen et al, 2006）低得多，也比鄰近的渤海中部海域底層水體的最高耗氧作用速率——每天2～3 μmol O2kg?1（翟惟東等, 2012; Song et al, 2020）略低。黃海生物群落凈耗氧的同時(shí)，釋放的CO2造成水中溶解無(wú)機(jī)碳升高（翟惟東, 2018; Yu et al,2022），導(dǎo)致pH和Ω文石下降（圖3）。在南黃海的冷水團(tuán)區(qū)域，2019年從4月至8月pH值可下降0.17，Ω文石下降0.55（即年度初始水平的27%）（Yu et al, 2022），相當(dāng)于大洋表層過(guò)去150 a或未來(lái)50～150 a的酸化進(jìn)程，從而對(duì)水生生物產(chǎn)生較大的環(huán)境脅迫。

圖3 北黃海冷水團(tuán)海水酸化指標(biāo)pH值和文石型碳酸鈣飽和度與溶解無(wú)機(jī)碳濃度之間的關(guān)系Fig. 3 Relationship of pH values and aragonite saturation state versus salinity-normalized dissolved inorganic carbon concentration

除耗氧過(guò)程以外，碳酸鈣溶解（式（2））及鈣化過(guò)程也會(huì)影響海水酸化指標(biāo)，前者消耗CO2并且釋放堿度（HCO3?），可在一定程度上緩解海水酸化，后者則導(dǎo)致海水酸化程度加劇。分析北黃海2011年至2012年碳酸鹽體系調(diào)查數(shù)據(jù)的結(jié)果（圖3）顯示，該海域呈現(xiàn)出碳酸鈣過(guò)程季節(jié)循環(huán)的現(xiàn)象，即2011年5月至8月存在鈣化作用信號(hào)，而2011年10月則表現(xiàn)為碳酸鈣凈溶解（Zhai et al，2014）。基于2011年至2016年數(shù)據(jù)的定量評(píng)估結(jié)果則表明，北黃海碳酸鈣過(guò)程對(duì)pH值月際變化和碳酸鈣飽和度月際變化的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)低于呼吸/礦化作用（Li et al，2019）。

就長(zhǎng)期變化而言，國(guó)家海洋局北海環(huán)境監(jiān)測(cè)中心在北黃海西側(cè)一條西北—東南走向斷面（121°42′～122°12′E，38°00′～38°48′N）開(kāi)展過(guò)長(zhǎng)達(dá)40 a的季節(jié)性調(diào)查，結(jié)合他們的實(shí)測(cè)溫度、鹽度、溶解氧和pH數(shù)據(jù)集綜合分析表明，北黃海冷水團(tuán)在過(guò)去40 a中呈現(xiàn)出夏秋季表觀耗氧量（AOU）和海洋酸化指標(biāo)的季節(jié)性變化幅度都顯著增大的現(xiàn)象（Wei et al, 2019; Li et al, 2022）（圖4）。北黃海冷水團(tuán)嚴(yán)重酸化（秋季平均Ω文石＜1.5）是本世紀(jì)以來(lái)才出現(xiàn)的，而夏秋兩季的海水酸化都嚴(yán)重（Ω文石＜1.5）的情況則是2010年以來(lái)的事情（Li et al, 2022）。耐人尋味的是，2014年以來(lái)大連獐子島海域頻繁爆出底播扇貝大量逃逸或死亡的災(zāi)害現(xiàn)象，這與北黃海夏秋兩季都發(fā)生嚴(yán)重海水酸化僅發(fā)生于2010年以后的情況基本上能對(duì)應(yīng)，說(shuō)明海洋酸化或許已經(jīng)對(duì)我國(guó)部分海域的海水養(yǎng)殖業(yè)構(gòu)成現(xiàn)實(shí)威脅。

圖4 北黃海西側(cè)斷面底層水體表觀耗氧量、文石型碳酸鈣飽和度和pH值的季節(jié)變化幅度顯著增加的現(xiàn)象Fig. 4 Evolution of amplitudes of seasonal variations in apparent oxygen utilization, aragonite saturation state,and in situ pHNBS values from spring to autumn

基于反演數(shù)據(jù)的趨勢(shì)分析（圖4b）顯示，北黃海冷水團(tuán)夏季Ω文石在1976年至2017年間的平均下降速率為每年（?0.0197±0.0014），其中由于全球大氣CO2升高導(dǎo)致的變率為每年?0.0070，只占35%，而區(qū)域富營(yíng)養(yǎng)化導(dǎo)致的耗氧量增加導(dǎo)致的變率為每年?0.0121，貢獻(xiàn)率高達(dá)61%，其余4%左右是由水溫和鹽度的略微改變?cè)斐傻模↙i et al, 2022）。類似地，北黃海冷水團(tuán)夏季實(shí)測(cè)pH值在1976年至2017年間的平均下降速率為每年（?0.0058±0.0005）（圖4c），其中由全球大氣CO2升高導(dǎo)致的變率為每年?0.0018，只占31%，而區(qū)域富營(yíng)養(yǎng)化導(dǎo)致的耗氧量增加導(dǎo)致的變率為每年?0.0039，貢獻(xiàn)率高達(dá)67%，其余2%左右是由水溫和鹽度的略微改變?cè)斐桑↙i et al, 2022）。這表明，北黃海冷水團(tuán)過(guò)去40 a的酸化趨勢(shì)主要是由于區(qū)域富營(yíng)養(yǎng)化引起生態(tài)系統(tǒng)凈呼吸加劇造成，該因素的貢獻(xiàn)率在夏季是大氣CO2升高的貢獻(xiàn)率的2倍左右（Li et al, 2022）。由于黃海冷水團(tuán)在秋季積累的表觀耗氧量及過(guò)飽和CO2更多（圖4a）（ Yu et al, 2022），預(yù)計(jì)區(qū)域富營(yíng)養(yǎng)化引起生態(tài)系統(tǒng)凈呼吸加劇的因素在秋季對(duì)北黃海冷水團(tuán)40 a酸化的貢獻(xiàn)率將更高。這再次說(shuō)明，區(qū)域生物地球化學(xué)改變作用于邊緣海海洋酸化指標(biāo)的強(qiáng)度可以大大超過(guò)大氣CO2升高的影響（Borges et al, 2010），必須引起重視。

3.2 發(fā)展動(dòng)態(tài)分析

近海海洋酸化的實(shí)證研究從Feely等（2008）、Salisbury等（2008）、Feely等（2010）和Cai等（2011）算起，迄今已逾15 a。其化學(xué)成因解析基本告一段落，當(dāng)前研究大多聚焦于生物或生物群落對(duì)酸化環(huán)境的響應(yīng)及適應(yīng)方面，以實(shí)驗(yàn)室內(nèi)或各種圍隔體系的模擬實(shí)驗(yàn)研究為主要技術(shù)手段，然而基于生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程分析手段直接調(diào)查生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)的研究設(shè)計(jì)（Eyre et al, 2018；Li et al, 2019）還比較少。

研究顯示，棘皮動(dòng)物對(duì)黃海大型底棲生物多樣性的貢獻(xiàn)率正呈下降趨勢(shì)，據(jù)認(rèn)為可能跟海水酸化有關(guān)（Jin et al, 2015）。目前，黃海底層海水酸化程度嚴(yán)重威脅底棲貝類的海域（Ω文石＜1.5）面積在每年夏、秋季都已達(dá)黃海調(diào)查面積的1/3左右（翟惟東, 2018; Xiong et al, 2020），甚至在南黃海中南部海域偶爾出現(xiàn)Ω文石＜1.0的底層水（Choi et al, 2020）。近期報(bào)道的南黃海韓國(guó)一側(cè)底層海水季節(jié)性酸化調(diào)查結(jié)果（Kim et al, 2023）顯示，該處底層水Ω文石在秋季可低至1.15，秋季底層水Ω文石平均值為1.57，而在水溫不到12 °C的冷水團(tuán)區(qū)域，秋季底層水Ω文石都在1.30以下，平均值只有1.22。這樣的觀測(cè)結(jié)果與黃海中國(guó)一側(cè)的數(shù)據(jù)報(bào)道比較接近，都表明黃海冷水團(tuán)區(qū)域的底棲鈣化生物正在承受海水碳化學(xué)環(huán)境改變?cè)斐傻闹卮蟓h(huán)境脅迫。

據(jù)推測(cè)，2050年前后大氣CO2摩爾分?jǐn)?shù)可能升高至500×10?6，屆時(shí)如果黃海的水文條件和群落呼吸速率不發(fā)生大幅改變的話，則黃海50%左右海底（主要是冷水團(tuán)區(qū)域）在夏、秋季都將被Ω文石不足1.5的季節(jié)性酸化水體覆蓋（翟惟東, 2018），底棲鈣化生物將承受比當(dāng)前更大的環(huán)境壓力。實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果顯示，當(dāng)Ω文石從2.56下降到1.24，黃海底棲有孔蟲(chóng)的凈鈣化作用速率將下降89%（Dong et al, 2023）。因此，這種連續(xù)半年或更長(zhǎng)時(shí)間的環(huán)境脅迫將如何影響黃海底棲生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能，以及近海生物地球化學(xué)將如何響應(yīng)，都是迫切需要深入研究的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。此外，由于近海的水動(dòng)力環(huán)境十分復(fù)雜，有時(shí)酸化的冷水團(tuán)海水會(huì)在潮流或風(fēng)海流等因素的驅(qū)動(dòng)下脈沖式影響周邊的貝類棲息地和養(yǎng)殖區(qū)，從而造成難以預(yù)料的嚴(yán)重?fù)p失。這對(duì)于黃海周邊那些依賴?yán)渌畻l件的海水養(yǎng)殖企業(yè)而言，也是個(gè)需要高度重視的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

在發(fā)達(dá)國(guó)家，一些產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)家的預(yù)測(cè)分析結(jié)果顯示，嚴(yán)重的海水酸化將對(duì)沿海地區(qū)的貝類養(yǎng)殖業(yè)和相關(guān)的海產(chǎn)品供應(yīng)造成極大沖擊（Narita et al, 2012）。據(jù)估算，歐洲的貝類養(yǎng)殖業(yè)到本世紀(jì)末可能因海洋酸化而每年損失10億美元（Narita et al, 2017），僅英國(guó)貝類養(yǎng)殖與消費(fèi)的損失就可能高達(dá)每年2300萬(wàn)至8800萬(wàn)英鎊（Mangi et al, 2018）。鑒于此，美國(guó)科學(xué)家倡導(dǎo)開(kāi)展海洋酸化對(duì)海洋產(chǎn)業(yè)的影響評(píng)估（Ekstrom et al, 2015），包括脆弱性（包含經(jīng)濟(jì)損失評(píng)估）和適應(yīng)性評(píng)估兩類指標(biāo)。從脆弱性評(píng)估框架來(lái)看，海水酸化脆弱性評(píng)估至少要包含3個(gè)方面：一是某個(gè)地域海洋生態(tài)系統(tǒng)面對(duì)海水酸化的暴露性；二是當(dāng)?shù)厣鐣?huì)的易感性，主要指當(dāng)?shù)貙?duì)可能受到海水酸化影響的漁業(yè)的依存度；三是當(dāng)?shù)厝藗兊倪m應(yīng)性，便于當(dāng)?shù)貪O民或者產(chǎn)業(yè)對(duì)未來(lái)海水酸化可能造成的影響早作準(zhǔn)備，并進(jìn)行產(chǎn)業(yè)（宏觀）和生計(jì)（微觀）調(diào)整。其中易感性和適應(yīng)性為社會(huì)脆弱性，暴露性為自然脆弱性。

4 結(jié)語(yǔ)

本文綜述了黃海冷水團(tuán)海洋酸化研究的進(jìn)展，其中，利用2011年、2013年和2017年月際調(diào)查獲取的碳酸鹽體系數(shù)據(jù)資料，研究得出，北黃海冷水團(tuán)的凈鈣化作用速率與底層水體的文石型碳酸鈣飽和度正相關(guān)，而北黃海冷水團(tuán)凈碳酸鈣生產(chǎn)與凈碳酸鈣溶解之間的臨界閾值是文石型碳酸鈣飽和度降至1.5～1.6。這對(duì)我國(guó)后續(xù)的海洋酸化監(jiān)測(cè)與生態(tài)效應(yīng)評(píng)估工作有一定借鑒意義。

鑒于近海季節(jié)性海水酸化可在兩三個(gè)月時(shí)間內(nèi)迅速發(fā)展，其在數(shù)月內(nèi)的環(huán)境效應(yīng)相當(dāng)于大洋表層未來(lái)50～150 a的酸化進(jìn)程，從而對(duì)水生生物產(chǎn)生較大的環(huán)境脅迫，甚至形成生態(tài)災(zāi)害。因此，通過(guò)更多現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)和旁證資料來(lái)理解其調(diào)控和影響，以期在未來(lái)全球海洋環(huán)境的變局中提前規(guī)避一些產(chǎn)業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，既有重要的科學(xué)意義，也對(duì)黃海冷水團(tuán)資源開(kāi)發(fā)和深水養(yǎng)殖業(yè)部署具有指導(dǎo)意義。只有在提升科學(xué)認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上提前布局防控措施抵御環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，才能有效維護(hù)產(chǎn)業(yè)的平穩(wěn)發(fā)展。

致謝：作者指導(dǎo)畢業(yè)的研究生李成龍?jiān)跀?shù)據(jù)分析方面給予了很大幫助，國(guó)家自然科學(xué)基金委共享航次計(jì)劃及原中國(guó)海洋大學(xué)王厚杰教授、中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院黃海水產(chǎn)研究所單秀娟研究員等渤黃海共享航次項(xiàng)目首席科學(xué)家群體給作者提供了大量航次機(jī)會(huì)，在此一并致謝。