空氣中二氧化碳的濃度，有待海洋的作用將其固定下來。但是伴隨空氣中二氧化碳濃度變高，海水酸化、變暖，這個固碳的平衡機制，已經被打破。
『21世紀的生活，仰賴化石燃料的燃燒。自工業革命以來，過量的二氧化碳已經釋放到大氣中了，而且隨著我們生活的腳步加快，這種情況日益嚴重。大氣中循環的有害二氧化碳濃度，實際上取決於海洋，因為海洋扮演了龐大的碳匯角色，海洋能溶解氣體，並將之保持在水表之下。當碳溶解到海水裡，就變成了酸。這種弱酸會跟海水裡的碳酸根陰離子（carbonateanion）反應，變成碳酸氫鹽（bicarbonate）。這個過程依賴陽離子的存在，陽離子藉由岩石風化這種緩慢的地質過程添加到海水中。就生物學而言，海洋表層的浮游植物透過光合作用來固定溶解的碳。一些浮游生物也利用碳來形成碳酸鈣殼，這些生物要麼死亡並沉到海底，把碳送往深海，要麽被吃掉，透過食物鏈來傳遞碳。這就是鬚鯨被視為碳儲存體的原因之一，因為牠們攝取大量的浮游生物。二氧化碳在較冷、鹽度較高的水中，溶解性比在選暖的淡水裡高。由於海洋環流與溫躍層的影響，富含酸的冷水會往下沉，使得水表數百年内無法遭行氣體交換。這個過程四億年來一直處於穩定狀態，促進了地球的生命發展。然而過去260年，大氣中過量的二氧化碳，已經開始破壞這種平衡了。海洋再也無法吸納或封存我們興造的二氧化碳量，不僅造成地球變暖，海平面升高，而且海洋的酸性也變高了。』*
水中浮游生物行光合作用把二氧化碳固定為醣類。
海水透過岩石風化，可以把空氣中會產生溫室效應的二氧化碳(CO2)固定下來，機制為何呢？
化學式簡單如下：
CO2+H2O+CaSiO3 —> Ca2+ + 2HCO3+SiO3 —> CaCO3+SiO2+CO2+H2O
簡言之，二氧化碳(CO2)和水(H2O)形成的碳酸氫鹽(HCO3)，把矽酸鈣鹽(CaSiO3)中的鈣離子(Ca2+)溶解出來，流到河川和海洋中。水生生物把鈣離子 (Ca2+)和含有二氧化碳(CO2)的碳酸氫鹽(HCO3)結合成碳酸鈣(CaCO3)，成為其殼及外骨骼，死後沈入海中，以石灰石的形式，就把二氧化碳(CO2)長久封存了下來。
這個過程既會放出二氧化碳，也會吸收二氧化碳，但是吸收比放出多，這就有助降低空氣中的二氧化碳了。
但是重點是，這個過程需要足夠的陽離子 Ca2+ ，然而海洋中或由岩石風化流入的陽離子 Ca2+則是有限的，那麼就造成水中過多的碳酸，海水就酸化了。
全球的海水pH值平均是呈現弱鹼性的8.1。根據估計最壞的狀況下，未來300年海水的pH會下降0.6，最好的估計是在下個世紀下降0.4。
聲音在海中的傳遞，隨著海水pH值每降低0.3（變酸)，吸音能力會降低40%，意思是鯨豚等在海中賴以溝通的低頻聲音，可以傳得更遠，乍看起來好像不錯，但是現在人類活動在海中活動產生的噪音也傳得更遠，對鯨豚的影響更大。
有其他的研究也顯示，隨著海水的酸化，仰賴碳酸鈣外殼保護的海中生物，有外殼變薄的狀況。這對長期的固碳循環，也不是一個好消息。
人類和地球生態未來的希望，就是減少使用石化燃料，減少二氧化碳排放，讓大自然有時間把固碳的速度調整回來。
針對環境的改變，生物是可以透過演化天擇適應，但是那需要的是幾萬年甚至幾百萬年的地質年代尺度。以目前二氧化碳排放的速度，我們顯然沒有那麼多時間。
那麼未來會怎麼樣呢？依照過去地球的經驗，就是物種的大滅絕。以對生態的依存度，人類相對於病毒、細菌、古菌，或者比這些更「高等」的真菌及植物，應該不見得更有機會。
或許，人類世結束的時候，我們居住的城市就會很快會變成現代版的吳哥窟了。對其他生物而言，那是一個美麗的新世界。
人類就是在練生態的葵花寶典，必先自宮。
*: 漢娜•史托 Hannah Stowe 著 柯清心 譯，行如海潮 海洋與我們的故事 A Story of the Sea and Its Creatures, 2024年6月初版一刷，知田出版/福智文化股份有限公司
2025/2/10 二氧化碳濃度和海水酸化 Damakey
