4月22日是世界地球日，主題是“珍愛地球 人與自然和諧共生”。半個世紀前，環(huán)保人士懷著對地球的敬畏之心，發(fā)起了“地球日”活動?，F(xiàn)今，世界地球日活動已發(fā)展至全球。

然而，全球氣候變暖、海平面上升、森林消失、物種瀕危……地球母親面臨的問題依然嚴峻，尤其是覆蓋地球表面積71%的海洋，更是面臨諸多環(huán)境威脅。

快速減少的北冰洋海冰

“北極氣候變暖的速度是全球平均水平的2倍，北冰洋海冰的快速減少是地球表面發(fā)生的最顯著變化之一。”中國極地研究中心研究員雷瑞波說，夏季北極海冰快速減少，導致北極岸線直接遭受海浪侵蝕，嚴重影響原住民的生活環(huán)境。

雷瑞波指出，北極海冰的減少，不但改變北極的氣候和生態(tài)環(huán)境，還會通過大氣環(huán)流，對北半球中高緯度地區(qū)的天氣氣候過程產生重要影響。

氣候模式預估結果表明，2040~2060年，北冰洋很可能出現(xiàn)夏季無冰的現(xiàn)象。然而不同國家不同研究所給出的北極海冰預測結果差異較大。雷瑞波認為，海冰的快速減少，導致其與大氣和海洋的相互作用機制發(fā)生了巨大的變化。由于觀測的缺乏，這些變化很難在氣候模式中得到合適的表達，這是引起北極海冰預測不確定性的最直接因素。“為了把脈北極氣候環(huán)境的變化，探索北極海冰快速減少的機制，需要提升對北極天氣和海冰的預報能力以及對氣候的預測能力。”

國際北極科學委員會的旗艦項目“北極氣候研究多學科漂流冰站（MOSAiC）計劃”于2019年9月正式啟動。該計劃涵蓋了大氣、海冰、海洋、生態(tài)和地球化學循環(huán)等學科，是迄今學科最為齊全和支撐能力最為強大的北極考察計劃。MOSAiC計劃將“極星”號破冰船凍結在北冰洋中心區(qū)域，隨冰站漂流，至2020年10月，共分6個航段，開展為期一年的大氣-海冰-海洋-生態(tài)系統(tǒng)各圈層相互作用的觀測研究。除了“極星”號破冰船外，還有中國的“雪龍2”號等5艘破冰船提供后勤支撐。

MOSAiC計劃是至今參與國家最多的北極考察航次，我國是重要參與國之一。作為MOSAiC計劃的中方現(xiàn)場協(xié)調人，雷瑞波參與了第一航段的現(xiàn)場考察。“我所在的課題組一共布放了包括‘無人冰站’在內的42個海冰浮標，并獲得了一批寶貴的觀測數(shù)據，這些數(shù)據將直接支持北極海冰快速變化機制和預測研究。”

不可小覷的“隱形殺手”

白色污染已經成為全球性環(huán)境問題，各類塑料垃圾在環(huán)境中的累積嚴重危害生態(tài)資源和環(huán)境健康。

“據估算，到2050年，海洋里塑料垃圾的總量可能會超過魚類的總量。”自然資源部第一海洋研究所研究員孫承君說，目前全球每年生產的塑料超過3億噸，其中，全球每年約有200萬~800萬噸的塑料垃圾進入海洋，大量海洋塑料垃圾的累積造成了極大的環(huán)境和資源安全問題。

不僅如此，被稱為“隱形殺手”的海洋微塑料（直徑小于5mm，被稱為海洋里的PM2.5）也在給海洋帶來威脅。“微塑料影響生物的繁殖發(fā)育，并造成污染物的累積和沿食物鏈的傳遞。”孫承君說。

據了解，自然資源部第一海洋研究所于2016年建立了海洋微塑料檢測與環(huán)境效應研究平臺，近年來在海洋微塑料監(jiān)/檢測技術和大洋微塑料調查中做了大量工作，進行了中國近海、大洋（包括印度洋、大西洋、太平洋）和南北極的微塑料分布調查研究，掌握了大量一手數(shù)據。此外，在海洋微塑料與典型污染物的復合污染研究、海洋微塑料對微藻及微生物的影響研究等方面也取得了較好的成果，為掌握和評估我國近海微塑料污染狀況及其對生態(tài)安全的影響，提供了有力保障。

“可以確定的是，從近海到大洋，從赤道到南北兩極，從海洋表層到萬米深海，微塑料無處不在。”孫承君說，目前應對海洋垃圾與微塑料環(huán)境問題仍面臨較多挑戰(zhàn)與困難，如海洋垃圾與微塑料基礎數(shù)據還比較欠缺，動態(tài)跟蹤監(jiān)測不完整，系統(tǒng)評估海洋垃圾與微塑料污染和生態(tài)影響的基礎薄弱，無法對其防治提供強有力的科研保障。

“面對國際社會的關注和國內環(huán)境污染問題的嚴峻性，我們需要在基礎調查研究以及政策法規(guī)等多方面加強塑料垃圾和微塑料污染防治，保護自然資源和生態(tài)安全。”孫承君說。

海洋酸化帶來新威脅

“海洋酸化使得海洋生物賴以生存的海洋化學環(huán)境發(fā)生了變化，從而影響到海洋生物的生理、生長、繁殖和代謝過程，破壞海洋生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)平衡。”自然資源部第三海洋研究所研究員高眾勇說。

人類過度排放二氧化碳，不僅造成氣溫升高、全球變暖，也是導致海洋酸化的一個重要原因。二氧化碳溶于海水后形成碳酸，引發(fā)海水pH值和碳酸鈣飽和度持續(xù)下降，這一過程即為海洋酸化。

海洋是一個巨大的pH緩沖體系，在工業(yè)革命之前長達幾千萬年之久的時期內，海洋的pH值都保持相對穩(wěn)定。但是工業(yè)革命后，人類活動使得大氣二氧化碳濃度逐漸增高，部分二氧化碳被海洋吸收并溶解在海水中形成碳酸，從而降低了海洋的pH值。

高眾勇介紹，目前全球海洋正處于2300萬年以來海洋酸化速度最快的時期，從最初的海洋表面到進入海平面下的500米、1000米，酸化范圍也從較遠海域擴展至邊緣海區(qū)。太平洋、印度洋、大西洋近岸海域均不同程度出現(xiàn)了酸化現(xiàn)象，威脅著海洋生態(tài)環(huán)境與自然資源的可持續(xù)利用。

“海洋酸化對海洋生物產生的影響, 直接影響到海洋生物資源的數(shù)量和質量，導致商業(yè)漁業(yè)資源的永久改變, 最終會影響到海洋捕撈業(yè)的產量和產值。”高眾勇說，“首當其沖受到影響的就是近海貝類養(yǎng)殖業(yè)，因為貝類幼體的外殼易解體，從而對其成體也會帶來影響，導致其發(fā)育遲滯，甚至死亡。”

2010年，中國第四次北極科學考察深入到北緯88°26′的北冰洋中心海盆區(qū)，自然資源部第三海洋研究所利用此次縱深測量采樣機會，發(fā)現(xiàn)了北冰洋20年來酸化水體向高緯度海洋及向深層的擴張。并將研究成果發(fā)表在《自然 · 氣候變化》上，引起國際關注。

“目前我國已經開始在南北極海區(qū)、中國沿海等建設海洋酸化觀測網絡，包括在各重點海區(qū)監(jiān)測海洋酸化趨勢、研究海洋酸化帶來的生物反應、收集數(shù)據并根據電腦模擬模型預測和預警海洋中的化學成分變化趨勢三個方面。并將之作為全球海洋酸化觀測網絡及全球海洋立體觀測網的組成部分。”高眾勇說，“這可為海洋防災減災、海洋污染防治和生態(tài)環(huán)境保護等提供重要的海洋觀測數(shù)據與科技支撐。”

海洋生物面臨危機

來自《美國國家科學院院刊》上一項研究表明，如果氣候變化繼續(xù)沿著目前的趨勢不變，那么到本世紀末，海洋可能會損失大約六分之一的魚類和其他海洋生物。

據統(tǒng)計，地球上80％的生物資源來源于海洋，其中很大一部分可供我們食用。然而，海洋生物帶給人類的遠不止這些。

自然資源部第一海洋研究所研究員鄭立告訴記者，除了作為食物來源，海洋生物資源還是重要的醫(yī)藥和化工原料，海參、海馬、海龍、珊瑚等100多種海洋生物很早就作為中藥被收載，從海洋藻類中提取的瓊膠、卡拉膠、褐藻膠等多糖則是開發(fā)功能食品、海洋藥物、有機肥料及印染、造紙、環(huán)保領域的重要生產原料。此外，海洋中的微生物資源也與我們的生活緊密相關，海洋中的微藻——螺旋藻和小球藻因其富含蛋白質和多種微量元素，被研制成保健品用于提高人體免疫力、降低膽固醇和血糖等；而生存于海洋極端環(huán)境（包括深海、熱液和極地）中的微生物，具有抗壓、嗜熱或嗜冷、耐污染等特性，在工業(yè)和環(huán)保領域具有巨大的應用潛力。

隨著世界范圍內工業(yè)時代的到來，人類的生產生活對海洋生態(tài)環(huán)境和生物資源產生了巨大影響，海洋生物資源的數(shù)量和質量在不斷下降。

“隨著全球變暖，兩極冰川融化，海平面上升，極區(qū)生物正逐漸失去棲息之地。”鄭立說，自1970年以來，南極磷蝦資源的數(shù)量已經減少了80%~90%，海水酸化則嚴重影響著具有碳酸鈣外殼生物的生存，與20世紀50年代相比,珊瑚礁面積減少約80%，而無限度的圍填海、過度捕撈、向海洋排放污染物等更是讓海洋生物資源面臨著巨大危機。

鄭立告訴記者，目前，自然資源部第一海洋研究所正在積極開展相關研究工作。例如，為了避免過度捕撈，以微生物資源為主體，開展極端海洋環(huán)境下生物適應性機制研究和抗逆相關的基因挖掘，評估它們在藥用、農用和環(huán)保領域的應用潛力；為了恢復海洋生物資源，對海洋中的污染物，特別是新型污染物進行調查監(jiān)測，研究其生物毒性和海洋生物資源的損害機制，以生物修復為主的方式消減污染物，通過修復生境來增加生物資源量。

來源：中國自然資源報  作者：趙 寧