包括特拉华大学海洋化学专家蔡伟军在内的研究小组还发现，该地区冰融化的速度加快与海洋酸化的速度之间存在很强的相关性，这是一种危险的组合，威胁到植物、贝类、珊瑚礁和其他海洋生物的生存，以及整个地球生态系统的生物过程。

这项新研究发表在9月30日星期四的《科学》杂志上科学是美国科学促进会(American Association for the Advancement of Science)的旗舰期刊，它首次对北极酸化进行了分析，其中包含了从1994年到2020年20多年来的数据。

科学家预测，到2050年(如果不是更早的话)，该地区的北极海冰将无法在日益温暖的夏季存活下来。每年夏天海冰消融的结果是，海洋的化学成分会变得更酸，没有持久的冰盖来减缓或以其他方式减缓这种消融。

这给种类繁多的海洋生物、植物和其他依赖健康海洋生存的生物带来了威胁生命的问题。例如，螃蟹生活在由海水中普遍存在的碳酸钙构成的坚硬外壳中。北极熊以健康的鱼类种群为食，鱼类和海鸟以浮游生物和植物为食，而海鲜是许多人类饮食的关键元素。

这使得这些遥远水域的酸化对地球上的许多居民来说是一个大问题。

首先，快速复习一下pH值，它表示给定液体的酸性或碱性。任何含有水的液体都可以通过其pH值来表征，其范围从0到14，纯水的pH值为7，被认为是中性的。低于7的所有水平都是酸性的，高于7的所有水平都是碱性或碱性的，每一个完整的步骤代表氢离子浓度的十倍差异。酸性方面的例子包括电池酸(pH值为0)、胃酸(1)、黑咖啡(5)和牛奶(6.5)。向碱性倾斜的是血液(7.4)，小苏打(9.5)，氨(11)和下水道清洁剂(14)。海水通常呈碱性，pH值约为8.1。

蔡是特拉华大学地球、海洋与环境学院海洋科学与政策学院的Mary A.S. Lighthipe教授，他发表了关于地球海洋化学变化的重要研究，并于本月完成了从新斯科舍省到佛罗里达州的巡航，担任研究船上27名首席科学家。这项工作得到了美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的支持，包括四个研究领域:东海岸、墨西哥湾、太平洋沿岸和阿拉斯加/北极地区。

在《科学》杂志上发表的这项新研究包括特拉华大学博士后研究员欧阳章仙，他最近参加了一次在楚科奇海和北冰洋加拿大盆地收集数据的航行。

该出版物的第一作者是在厦门和青岛的中国研究机构工作的狄奇。来自西雅图、瑞典、俄罗斯和其他六个中国研究机构的科学家也参与了该出版物的合作。

“你不能一个人去，”蔡说。“这种国际合作对于收集偏远海洋大片区域的长期数据非常重要。近年来，我们还与日本科学家合作，因为过去三年受新冠肺炎疫情影响，进入北极水域更加困难。我们总是有欧洲科学家参与。”

蔡说，在上海的一次会议上，他和齐第一次一起审查北极数据时都感到困惑。海水酸度的增加速度是其他地方海水的三到四倍。

这确实令人震惊。但为什么会这样呢?

蔡很快就发现了一个主要的怀疑:北极夏季海冰融化的增加。

从历史上看，北极的海冰在夏季会在浅层边缘地区融化。蔡说，这种情况在20世纪80年代开始改变，但会周期性地起起落落。在过去的15年里，冰融化速度加快，向北部深盆地推进。

有一段时间，科学家们认为融化的冰可能提供一个有希望的“碳汇”，大气中的二氧化碳将被吸收到隐藏在冰下的寒冷、缺乏碳的水中。冷水比温暖的海水能容纳更多的二氧化碳，可能有助于抵消大气中其他地方二氧化碳增加的影响。

2008年，当蔡第一次研究北冰洋时，他看到该地区西北角的楚科奇海以外的冰已经融化，一直延伸到加拿大盆地——远远超出了它的典型范围。他和他的合作者发现，新鲜的融水没有混合到更深的水中，而更深的水会稀释二氧化碳。相反，地表水吸收了二氧化碳，直到它达到与大气中相同的水平，然后停止收集二氧化碳。他们在2010年的《科学》杂志上发表了一篇论文，报告了这一结果。

他们知道，这也会改变北极水域的pH值，降低海水的碱性水平，降低其抗酸化的能力。但是多少钱呢?多快?他们又花了十年时间收集足够的数据，得出关于长期酸化趋势的可靠结论。

通过分析1994年至2020年收集的数据——这是第一次有可能实现这样的长期视角——蔡、齐和他们的合作者发现，酸化程度显著增加，并且与冰融化速度加快有很强的相关性。

他们指出，海冰融化是解释pH值快速下降的关键机制，因为它从三个主要方面改变了地表水的物理和化学成分:

• 以前缺乏二氧化碳的海冰下的水，现在暴露在大气中的二氧化碳中，可以自由地吸收二氧化碳。

• 与融水混合的海水很轻，不容易混入更深的水域，这意味着从大气中吸收的二氧化碳集中在表面。

• 融水稀释了海水中的碳酸盐离子浓度，削弱了其将二氧化碳中和成碳酸氢盐的能力，并迅速降低了海洋pH值。

蔡说，需要更多的研究来进一步完善上述机制，更好地预测未来的变化，但到目前为止的数据再次显示了气候变化的深远连锁反应。

他说:“如果所有的多年冰都被第一年的冰所取代，那么碱度和缓冲能力就会降低，酸化还会继续。”“到2050年，我们认为所有的冰都会在夏天消失。一些论文预测这将在2030年发生。如果我们按照目前的趋势再持续20年，夏季酸化将会非常非常强烈。”

没有人确切知道这会对依赖健康海水的生物、植物和其他生物造成什么影响。

“这将如何影响那里的生物?”爱博网投领导者Cai问道。“这就是为什么这很重要。”