模糊的影响不再神秘:酸化
海洋酸化被称为“全球变暖的邪恶双胞胎”，是一场日益严重的危机，对依赖海洋获取食物和生计的水生物种和人类社区构成威胁。同样，陆地酸化对人类和植物物种都构成严重的健康风险。让我们在今天的“揭开神秘的影响”系列节目中深入了解一下。
酸化，这不是过去的事了吗?
20世纪80年代，由于工业活动，美国、加拿大和欧盟等地区的二氧化硫等酸化物质的排放量迅速增加，他们通过立法设法减少了80%以上的排放量。然而，在印度和中国这样的工业化国家，酸化物质的排放量仅在过去十年就增加了50%。预计到本世纪末，海洋酸化将比目前的状况增加50%，这是历史上前所未有的速度。
什么是酸化?
酸化源自拉丁语，意思是“使某物变酸”。在自然科学中，这个词指的是陆地和水生生态系统中酸含量的增加:陆地或海洋酸化。相比之下，碱化(basification)是指土壤或水中钙或钾等碱性或碱性元素含量的增加(文献中很少见到)。所有形式的生命，无论是在陆地上还是在水中，都在既不太酸也不太碱的环境中蓬勃发展。生态系统中过多的酸性会杀死维持生态平衡所必需的细菌、藻类和其他微生物。
酸化过程在陆地和海洋中自然发生。然而，燃料燃烧等人类活动大大加快了酸化的速度:与工业化前时代相比，海洋酸化增加了30%，预计到2100年将比目前的水平增加50%。这比过去5000万年中的任何时候都要快100倍。如下图所示，与前工业化时代相比，由于欧洲和北美工业化国家的大量排放，北大西洋和北太平洋的酸度急剧增加。
快速指南:溶液的酸度
酸在水中稀释时，会释放氢阴离子(H+)。它们的浓度越高，溶液的酸度就越高。酸度是用pH值来衡量的，从0到14,0代表酸性最强，14代表碱性最强。下图显示了在整个pH值范围内常见家用物质的pH值。在天平的一端，汽车电池酸和胃酸的pH值为1。相比之下，家用漂白剂是强碱性的，pH值为13。蒸馏水处于中间，pH值为7。
是什么导致酸化?
酸化有几个重要的自然原因。其中包括火山喷发向大气中释放二氧化硫等酸性物质，淡水湿地排放的硫化物或海洋中二甲基硫化物的排放。
然而，造成酸化的最重要因素是人为活动，例如工业活动和车辆燃烧化石燃料。这些活动向大气中释放二氧化硫和一氧化二氮，它们与雨水反应形成酸雨。三氧化硫是在氧气和二氧化硫反应中形成的，它与雨水反应形成一种腐蚀性很强的硫酸。同样，二氧化氮与雨水直接反应生成硝酸。这些酸通过雨水沉积在土壤中，降低了土壤的pH值。大多数植物品种在温和的酸性土壤环境中生长得最好。向土壤中添加硫和氮基肥料也会增加土壤酸性。
在海洋中，不同的污染物是导致酸化的原因。由于海洋覆盖了地球表面的70%，它们最终吸收了许多污染物。例如，大约30%的二氧化碳是由燃烧化石燃料或砍伐森林等人为活动释放的。随着大气中二氧化碳含量的增加，海洋吸收二氧化碳的量也在增加。被吸收的CO2与水反应生成碳酸(H2有限公司3.)．由于碳酸是弱酸，它会迅速分解成氢(H+)和碳酸氢盐(HCO3-)离子。释放的氢离子导致海洋酸化。幸运的是，海洋中也有大量以石灰石(碳酸钙)形式存在的碳酸盐离子，它们可以中和氢离子，调节海水的pH值。
为什么酸化是一个问题?
陆地和海洋酸化的加剧对人类、植物和动物产生了严重影响。通过室内实验，观察了雨水pH值对植物的影响。与酸性水有关的胁迫会减少植物的生长，扰乱植物的新陈代谢。由于植物是人类和动物的主要食物来源之一，即使酸雨导致植物产量的小幅下降也会对经济和生态造成负面影响。
酸雨对人类健康没有直接影响，但二氧化硫排放会加剧哮喘和支气管炎等慢性肺部疾病。此外，产生酸雨的氮氧化物也促进了地面臭氧的形成。而臭氧层平流层保护我们免受紫外线辐射，地面臭氧会导致严重的肺部问题，如慢性肺炎和肺气肿。
海洋酸化对食物链的平衡构成严重威胁。许多海洋物种，如珊瑚和牡蛎，利用海水中的钙和碳酸盐形成坚硬的外壳。随着酸化的增加，海洋物种可利用的碳酸盐离子越来越少。在非常低的pH值下，这些生物的壳和骨架甚至可以开始溶解。
这是在翼足目动物或海蝴蝶身上进行的测试，海蝴蝶是一种豌豆大小的海蜗牛，是食物链的重要组成部分。从磷虾到鲸鱼，任何生物都吃它们。在一项实验研究中，翼足类动物的壳被放置在pH值为2100年的海水中。观察到它们的壳在45天内慢慢分解。海洋酸化也会影响非钙化生物的行为。当水体酸化到pH值低于6.0左右时，脆弱的鱼类和其他敏感的生物群就会开始减少。有些鱼，如小丑鱼，在酸性水域中发现捕食者和找到合适栖息地的能力下降。由于这些水生生物处于危险之中，整个食物链都处于危险之中。
测量酸化
产品的酸化影响可以通过将其纳入LCA研究来衡量。大多数主要的LCIA方法，如ReCiPe 2016, ILCD和CML 2001，都对陆地酸化有一个影响类别。导致酸化的主要排放物是二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)和氨(NH3.)．NO的酸化势x和NH3.以千克当量SO2，即1公斤NO的影响x或NH3.和1公斤的SO相比2．建立NO表征因子的方法x和NH3.是基于物质的分子量和酸化时释放的氢离子的数量。
最近开发的产品环境足迹(PEF)方法以累积超过量(AE)来衡量产品对陆地酸化的影响，它表示陆地和淡水生态系统敏感区域临界负荷超过量的变化。当酸性物质的沉积大于该物质的临界负荷时，就认为临界负荷超过。
根据每种方法的实际相关性和数据的可用性，由LCA从业者选择酸化测量方法。大多数LCIA方法不将海洋酸化作为影响类别。的工作巴赫(2016)开发考虑二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)及甲烷(CH4)是第一批试图量化产品对海洋酸化影响的研究之一。
我们如何减少酸化?
由于酸化主要是由人类活动引起的，我们的可持续行为可以直接减少酸化。雷竞技电子陆地酸化的主要原因之一是工业和交通内燃机燃烧化石燃料。虽然工业正在慢慢采用更环保的燃料，但主要发达经济体和发展中经济体的汽车拥有率都在不断上升。在荷兰，2018年的人均旅行距离比2002年增长了12%。交通是一个大问题。对每个人来说，使用公共交通或少开车可能不是一个现实的选择。尽管如此，人们还是可以通过适当的车辆维护来减少他们的影响:定期保养，确保轮胎适当充气，使用省油的车辆。
最好的选择是尽可能使用公共交通，并逐步淘汰旧的内燃机汽车，改用新的电动汽车。荷兰、法国和西班牙等欧盟国家制定了雄心勃勃的政策计划，要么逐步淘汰汽油和柴油汽车，要么到2050年在客运部门实现净零排放。
过度使用氮和硫基肥料引起的土壤酸化可以通过石灰化过程有效地减少，即在土壤中施用石灰或其他酸性中和物质。黎明还减少了土壤中一氧化二氮的排放。另一方面，它也会释放CO2进入大气层。
海洋酸化的原因很清楚:燃烧化石燃料产生的溶解二氧化碳。因此，对气候变化的驱动因素采取行动，主要是减少化石燃料的使用，是限制海洋酸化的最有效方法。作为负责任的消费者，我们可以通过减少消费习惯，选择使用可再生能源的家庭电力、家庭供暖和移动服务来限制我们的影响。在荷兰等许多欧洲国家，公用事业供应商通常为家庭提供选择更环保的电力和供暖形式的选择。
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Ruchik帕特尔
Ruchik于2020-2021年在PRé担任分析师。他曾为金融领域的各种客户从事开创性的生物多样性足迹项目。此外，他还将自己的编程技能应用于自动化数据收集和结果显示。他的专业领域还包括使用PRé的软件包SimaPro开发在线工具。