專欄 | 綠色情報員:海洋變酸了(上)魚蝦貝泡在“汽水”裏

2022.07.21
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專欄 | 綠色情報員:海洋變酸了(上)魚蝦貝泡在“汽水”裏 海洋酸化加劇,養殖貝類面臨挑戰,從附苗到造殼都會受到影響。
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一波波破錶熱浪席捲北半球,從西南歐到中國都掛起高溫紅色警報,英國機場跑道熱到融化,河南水泥路面烤到隆起,熱氣兇猛鼓脹地表,大肆改寫各地氣象史。

7月19日午後,英國飆出史上最高溫紀錄40.3°C,這跟兩年前英國氣象局預測的2050年氣溫有着驚人的神似,極端高溫足足提早28年報到。另一頭的亞洲更是提早進入炙烤模式,6月中旬起,熱浪在中國持續發威,截至7月12日,全國71個氣象站的高溫突破歷史極值,全球暖化難辭其咎。

海水又熱又酸

世界氣象組織(WMO)日前公佈“2021年全球氣候狀況報告”,溫室氣體濃度、海洋熱量、海洋酸化、海平面上升4個關鍵氣候指標都創下紀錄,而且當前海洋是至少2萬6千年以來最酸的時刻。全球暖化和海水酸化的主要元兇都指向人爲排放二氧化碳增加,地表有感熱爆了,不過,對大多數人來說,海洋變酸卻顯得遙遠無感。

2021年海洋熱量和海洋酸化都刷新紀錄。(路透社)
2021年海洋熱量和海洋酸化都刷新紀錄。(路透社)

臺灣中山大學海洋科學系助理教授雷漢傑說,自從工業革命以來,人類大量使用化石燃料,煤炭、石油等燃燒後會從有機碳轉化爲無機碳,大氣層的二氧化碳跟着增加,二氧化碳是溫室氣體,同時也是酸性氣體,海水吸收二氧化碳、溶解後變成碳酸,導致海水逐年酸化,跟工業革命時期比起來,目前海水的平均酸鹼值(pH)下降超過0.1,看來似乎不多,事實上,這數字代表酸度或氫離子濃度已經上升了3成。

“這就像是氣泡水,喝進去覺得水酸酸的,因爲溶了二氧化碳的味道,打嗝時感覺一陣刺鼻,那也是二氧化碳。”雷漢傑拿生活經驗打比方,氣泡水或汽水常被稱爲“碳酸飲料”,海水不像汽水會冒出嘶嘶聲,無聲的化學變化卻是現在進行式,“更麻煩的是,我們沒有辦法阻止大氣二氧化碳濃度持續上升,海洋酸化也會持續下去。”

美國國家海洋暨大氣總署(NOAA)6月3日宣佈,夏威夷的莫納德觀測站在今年5月測得大氣二氧化碳濃度均值爲420.99ppm,又創下歷史新高紀錄。臺灣中山大學海洋科學系教授兼海科院院長洪慶章指出,工業革命前,大氣層的二氧化碳濃度穩定維持在280ppm左右,短短200多年來升幅高達140ppm,無可避免加快海洋酸化速度。

洪慶章說明,白天在光合作用下,海水pH值比較高,夜間則會下降,而高緯度地區由於水溫低、二氧化碳溶解率高,海水pH值略高於低緯度地區,以長期平均值來看,過去100多年,海水pH值大約是每年下降0.0015,不過,美國夏威夷觀測站數據顯示,最近20年來降幅加快爲0.0018,目前海水錶層平均pH值約爲8.0,而海洋底層由於死亡的生物殘骸沉入海底、慢慢分解釋放二氧化碳,pH值大約是7.8左右。

中國沿近海頻頻出現藻華大爆發,海水PH值也持續下降。(法新社)
中國沿近海頻頻出現藻華大爆發,海水PH值也持續下降。(法新社)

優養化加劇酸度

禍端不只來自二氧化碳,人類活動排放的有機污染物也加劇海洋酸化風暴。雷漢傑表示,沿岸地區如果受到優養化影響,海水酸化會更嚴重,由於浮游動、植物大量繁殖,有機質沉降至底部會分解釋出二氧化碳,導致海水酸性增加,另外,分解過程會增加耗氧,甚至造成整個水域缺氧,當水體的溶氧率降低,pH值也隨之下降,所以聯合國常把海水暖化、酸化和缺氧問題放在一起談論,這些往往是一體兩面的事情。

東亞沿海的酸化危機浮出水面,去年底中國公佈《中國氣候變化海洋藍皮書2021》,1979年至2020年,中國近岸海水錶層pH值總體呈現下降趨勢,其中,江蘇南部、長江口、杭州灣近岸海域海水錶層酸化尤其明顯,2020年夏季長江口海域更出現大面積的低氧區。

化學肥料是沿海優養化的主因之一,洪慶章指出,最常見的是氮肥,藻類吸收營養鹽後不斷增生,大面積覆蓋水面形成“藻華”現象,藻類大爆發死亡後,水體的有機碳含量增加,進一步造成優養化,同時也讓海水酸化。

大草蝦走味了

隨着海洋愈來愈酸,魚蝦蟹貝不動聲色染上“文明病”,臺灣中研院研究團隊發現,馬祖淡菜(貽貝)的殼變得更脆,肉質也有影響。洪慶章帶領中山大學研究團隊投入草蝦和白蝦實驗,結果顯示海水酸化讓草蝦走味、白蝦抗病力下降,去年底發表在國際期刊《Scientific Reports》,海洋酸化危機躍上餐桌。

海水酸化讓草蝦走味,白蝦抗病力也下降。(路透社)
海水酸化讓草蝦走味,白蝦抗病力也下降。(路透社)

洪慶章說明,一般來講,海水養殖的蝦子喫起來比較甜,因爲蝦子會分泌遊離胺基酸,阻擋鹽分進入體內,當海水酸化,蝦子把能量用來抵擋侵蝕進入,分泌的總胺基酸連帶下降,這次研究發現在pH 7.5海水養殖的草蝦,相較pH 8.0正常海水,體內遊離氨基酸含量減少7%,特別是天門冬胺基酸少了很多,所以甜味出現明顯差異。

不只味道變差,海水酸化同時讓蝦子的殼體產生變化。洪慶章指出,蝦子的殼體成份主要是幾丁質、碳酸鈣和蛋白質,中山大學的研究分析顯示,在pH 7.5海水環境下,水體的碳酸鈣飽和度大幅下降,這意味着當蝦子脫殼之後,殼體生成的速度可能比不上溶解速度,而成殼速度減慢,蝦子被攻擊的機率也就大增,所以研究發現在pH 7.5海水的草蝦反而殼體比較厚,推測牠們遲遲不想脫殼,生理防禦機制跟着啓動。

此外,蝦貝的健康和成長情形也浮現警訊,“根據實驗研究顯示,在海水pH值降低的情況下,白蝦體內的超氧化物明顯下降,等於削弱了白蝦對抗細菌攻擊的能力。”洪慶章說,“我們學生也透過簡單的實驗發現,酸化和正常環境的九孔成長率差異高達3倍以上,酸化條件下長不大,有如侏儒九孔。”

蟹貝溶殼縮水

當蝦、蟹、貝泡在“汽水”裏,一連串的生存考驗迎面而來。美國國家海洋暨大氣總署贊助的海洋酸化研究發現,太平洋海域的黃金蟹幼體外殼出現溶解現象,且幼蟹個體偏小,另一項美國研究也發現,當海水pH值低於7.8,就會影響牡蠣幼生的附苗與生長。

海洋科學家發現,海洋酸化讓黃金蟹的幼蟹外殼出現溶解跡象。(截圖自NOAA)
海洋科學家發現,海洋酸化讓黃金蟹的幼蟹外殼出現溶解跡象。(截圖自NOAA)

雷漢傑指出,大部分貝類的殼體由碳酸鈣組成,碳酸鈣怕酸,當海水變酸,碳酸鈣容易溶解,就算殼體不溶,牠們要花更大力氣來造殼,要不就是造得不夠好、密度不夠高,或是有些瑕疵,再不然就是造得太小,殼體不像之前那麼大。

以黃金蟹的酸化影響來看,雷漢傑認爲,螃蟹的外殼主要是甲殼素,相對較耐酸,黃金蟹外殼的感知器有碳酸鈣成份,NOAA研究發現感知器受到破壞,可能導致幼蟹發育遲緩、動作緩慢,而其他酸化研究也顯示子魚或幼體受到影響較大,出現反應遲鈍現象。

海上糧倉危機四伏

東亞沿海是全球最大的養殖漁業產區,中國、日本、韓國、臺灣名列全球十大牡蠣產地,中國更是囊括全球近9成產量,不過,日本氣象廳最新數據顯示, 1990年代以來,北西太平洋亞熱帶海域(東經137度線和東經165度線之間)每10年pH值平均下降0.02,太平洋海水酸化不斷加劇。

中國的牡蠣養殖產量約佔全球86%,海洋酸化威脅不容小覷。(路透社)
中國的牡蠣養殖產量約佔全球86%,海洋酸化威脅不容小覷。(路透社)

近年來,從中國到臺灣養殖戶都反應牡蠣愈來愈小,而且容易死亡。洪慶章表示,以牡蠣的附苗期來看,寄生蟲病害、懸浮顆粒太高,或是海水酸化,都可能導致附苗率降低,要釐清主要影響因素並不容易,不過,在內憂和外患交雜情況下,牡蠣生長情況當然較差。

此外,極端氣候也對牡蠣養殖造成威脅,洪慶章說,附苗後,牡蠣至少要6至8個月才能收成,過去梅雨季雨勢較緩,現在動輒是強降雨,颱風強度也大增,大雨沖淡海水或養殖池水,pH值快速變化,或是出現鹹、淡水分層效應,而原本累積在河段或河口的污染物也被沖刷入海,這些都會對牡蠣生長造成負面影響。

雷漢傑表示,海洋酸化對養殖漁業的影響因着時間、物種和漁業別而有差異,內陸養殖容易調控水質、酸鹼度,大洋或沿海養殖很難去改變水質,目前短期的衝擊並不大,不過,海洋酸化如同暖化的累積效應,長期下來,海上養殖漁業受到影響是遲早的事。

隨着海洋酸化一步步吞蝕“海上糧倉”,受災戶又豈是養殖戶,消費者也要望着海鮮盤嘆氣了。

撰稿、製作和主持:麥小田 責編:胡力漢

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