海洋酸化危機 人類難逃一劫

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沿海濕地中的藻類、海草、紅樹林、鹽沼、和其他植物在生長過程中會吸收和捕獲二氧化碳。沿海和海洋生態系統捕獲和儲存二氧化碳的方式，稱之為「藍碳」。

被封存在海底的碳有一半以上來自這些沿岸的森林，它們捕獲二氧化碳的速度比傳統森林快了 4 倍，因為大部分的碳都進入幾米深的潮濕土壤中。以這種方式捕獲碳可以將之從大氣層中移除，降低空氣中二氧化碳的總含量。

1 公頃的紅樹林每年可以捕獲多達 8 噸的二氧化碳，遠比 1 公頃熱帶森林所能捕獲的量還要多。

在過去半個世紀以來，世界上約 30% 到 50% 的紅樹林遭到破壞

土壤的碳儲存方式

土壤是有生命的。當泥土被無數的有機微生物寄居時，就變成了土壤，成為植物生長的重要基質。

土壤還將世界上大量的碳儲存在一種物質當中，也就是所謂的土壤有機質（soil organic matter，SOM）。有機一詞在此並不是指沒有化肥或殺蟲劑，而是指存在大量的碳。通常土壤有機質含有 50% 到 60% 的碳。大多數用於農業的土壤含有 3% 到 6% 的有機質。

當植物原料（如葉子或莖）凋零掉落到土地上時，會被土壤中的微生物分解，這個過程將植物轉化為碳，並產生有機質。碳被封存在土壤中，不再以二氧化碳的形式釋放到大氣中。

犁田耕作會破壞土壤有機質和碳的儲存。耕地時，會使有機質暴露地表，更容易被微生物利用，迅速消耗土壤有機質，將二氧化碳釋放到大氣層中。每年由於耕作、侵蝕、或與氣候相關的土壤變化（如永久凍土融化），造成儲存在土壤中大約 10 到 20 億噸的碳，以二氧化碳的形式釋放回大氣層中。

土壤有機質可以保留或重建，使得大氣中的二氧化碳返回土壤長期封存。農民在施肥、將植物廢棄物（如玉米秸稈）留在田間進行分解、或種植覆蓋作物時，會增加土壤有機質。覆蓋作物是在生長季節過後、田間空無作物時種植，通常是草或三葉草，根部很深，能穿透土壤。如果在種植新的經濟作物之前讓覆蓋作物在田間分解，能夠顯著增加土壤中的有機質和碳。

最小化耕作（稱為保護性耕作）是另外一種防止土壤有機質流失（或使土壤慢慢再生）的方法。其中所謂的免耕種植，是指利用專門的播種機將種子放入一小塊翻鬆的土壤中，因此無須翻耕整片田地。

讓土壤恢復健康

泥土並不完全相同，土壤的養分含量會隨著時間根據其處理方式、和所處的環境而發生變化。

世界上三分之一的土壤已經退化到幾乎無法再支持動植物生存的地步。主要的一些原因是：

• 土壤耕作。
• 牛群過度放牧。
• 砍伐和焚燒樹木和植物（砍燒耕作法）。
• 未在冬季種植覆蓋作物。
• 覆蓋物不足。

亞洲、歐洲、北美和南美的大型工業化農場，由於大量重植大豆、小麥、大米和玉米等商品，因而加劇了土壤侵蝕。市場和債務的經濟壓力使可持續性農業做法在短期內難以實施。

從生產的食物品質到大氣中的碳含量，土壤健康都具有深遠的影響。土壤很健康時，可以平衡水循環、並發揮避震作用以防止洪水和侵蝕。1930 年代美國西部的沙塵暴侵襲（Dust Bowl）、和 2017 年波多黎各的洪水災害，都是氣候變化的災難性衝擊、和土壤侵蝕造成的自然災害實例。這些變化會對農業產生重大影響。

根據美國農業部的說法，農民可以透過 4 種方式創造更好的土壤：

盡量減少干擾

• 限制耕作。
• 使化學品發揮最大效益。
• 牲畜輪替。

強化土壤覆蓋

• 種植覆蓋作物。
• 使用有機覆蓋物。
• 保留植物殘留物。

強化生物多樣性

• 種植多種不同的覆蓋作物。
• 利用多樣化的作物輪作。
• 整合牲畜。

強化活根的存在

• 減少休耕。
• 種植覆蓋作物。
• 利用多樣化的作物輪作。

在地方層面，一般公民可以透過投票支持可持續性農業發展的立法和政策，以及購買可持續性農業經營的產品。

房屋所有者也可以透過全年種植多樣化的植物種類，讓自然生態發展，改善其房產周圍的土壤健康，這樣能強化活躍的根系、並創造生物多樣性。

大規模改變環境的「地球工程」

如果你生起營火、或是隨意處置一台冷氣機，那就是在用個人的行動改變環境。但是，當公司和國家有意大規模改變環境時，這被稱為「地球工程」（geoengineering）。

地球工程策略聽起來像是科幻電影情節似的：在太空中部署太陽遮屏，以使部分太陽能量反射回太空，或是從大氣中吸取二氧化碳，將之送入地下層變成石頭。科學家們正在探索更多這一類大規模修補地球系統的方法，使地球降溫，但迄今為止，許多方法都成本高昂、存在爭議、也充滿著風險。

以太陽遮屏為例，雖然聽起來像部署固體金屬片，但其實是模擬大規模火山噴發時的情況，在空中噴灑出濃密的灰燼和化學物質，進而阻擋太陽能量。可能在噴氣燃料中加入化學物質，以便高空飛行的噴氣機將之擴散到高層大氣中。

超級計算機預測，以這種方式噴射到平流層的反射硫粒子，可能會產生冷卻效果，當然，也會影響降雨、降雪和季節性溫度。目前還不清楚會到什麼程度，如果天氣變化太過劇烈，就不容易挽回損失，造成人人受苦。即使可以逆轉噴灑，停止這樣的計畫也可能造成危險，因為太陽射線突然少了阻擋而導致全球氣溫和溫室氣體驟升。

至於直接從空氣中吸取二氧化碳，將之儲存在地下岩層中，歐洲和北美已有 19 家工廠做到這一點，每年吸收約1 萬噸的二氧化碳。沒有人知道這種方式可以安全地封存二氧化碳多久。

一旦出現洩漏，土壤、水和空氣可能會受到汙染，而從地下層收集氣體也可能引發微震和地震。不管怎麼說，這個過程若想要成功，也必須得降低成本、提高效率才行（目前每噸的成本高達 600 美元），我們將會需要相當多家的碳捕獲工廠，才可能有辦法消除每年所排放的數千兆噸二氧化碳，以實現 2050 年淨零排放。

不同於將二氧化碳儲存於地下岩層，鐵質施肥（iron fertilization）是以海洋為重點的選擇。這個過程是將硫酸鐵注入海水中，促進藻類大量繁殖以吸收二氧化碳，然後沉入海底。成功率參差不齊，有 5% 到 50% 的藻類增殖，沉入到足以造成封存影響的深海。然而，完全有效可能需要付出代價：過量的藻類或許也會引發有毒浮游植物的生長高峰，而將二氧化碳儲存在海洋可能會加速海水酸化。

地球工程是一個冒險的賭注，一些科學家表示，這對於全球氣溫的衝擊微乎其微，尤其是考慮到不採取行動造成不良後果的可能性很高。但也有科學家指出，仰賴快速的工業解決方案，可能會使人們和企業忽略對於實際減少碳排放、或停止使用化石燃料應付出的努力。

有無數的公司和國家正在單方面從事地球工程研究。預計這些實驗將在世界各地不同軌道上展開。

利用二氧化硫進行地球工程

有些工程師提出一種低成本又快速的方法來減緩氣候變化⸺整頓碳房，同時「擺脫困境」。

就像鏡子反射光線、黑色車道在夏日變得炎熱一樣，外層大氣從太陽反射的光熱，也會對全球溫度產生影響。

30 年前，菲律賓的皮納圖博（Mt. Pinatubo）發生了 100 年來最嚴重的一次火山爆發，所噴發的灰燼造成了驚人的影響：一整年地球的平均溫度下降了約 0.5° C。透過使地球大氣層反射陽光，而不是吸收，地球變得比較涼爽。

地球工程學家正專注研究此一概念，在地球外圍創造一個人為的太陽遮屏。利用特殊裝備的大型噴氣式飛機，將不同的化學物質噴灑到高層大氣中，希望能一次改變地球多年的反射率，以人為方式降低地表的平均溫度。

透過地球工程，在大氣中添加懸浮微粒來複製火山噴發的自然效果。平流層氣溶膠注入的作用：

• 散射太陽光。
• 讓天空更明亮一些。
• 反射部分太陽熱量。
• 讓地球更涼爽一些。

透過在大氣中注入二氧化硫、鈦、或其他化學或礦物質，可以增加行星反照率（反射率）。

太陽能地球工程透過改變地球的輻射平衡，來治療氣候變化的徵狀，這方面的科學研究稱為「平流層氣溶膠監測」（stratospheric aerosol modification，SAM）。

據估計，這種方法一年成本不到 100 億美元，在大多數的氣候變化因應措施當中只是九牛一毛。一些專家認為，只要動用幾百架飛機即可完成，而且可以比預期更早開始。

研究人員馬克．勞倫斯（Mark Lawrence）2006年指出，「對地球工程可能性的嚴肅科學研究，如克魯岑和西塞隆（Crutzen & Cicerone）發表文章中所討論的，完全沒有得到氣候和大氣化學研究界的包容」，然而，到了 2016 年，他總結道，「在這些文獻發表後的 10 年間，雖然氣候工程仍然是極具爭議性的問題，但是在更廣泛的地球科學研究領域，那種禁忌感基本上已不存在」。

這種方法，還是有許多未經測試的現實問題：

• 這些化學物質將會使臭氧層出現什麼反應？
• 該由哪些國家規範這個過程、又該如何決定干預措施的地點和程度？
• 有什麼辦法能阻止組織和國家單方面進行？若有國家想要暖化加劇、或是有億萬富翁只是想要名利，該如何處理？
• 這將對人類、動物、植物、和海洋的健康造成什麼影響？
• 我們準備好長久持續進行了嗎？如果沒有，一旦陷入了相對低成本和快速的解決方案，又該如何下決心停止呢？

——本文摘自《圖解全球碳年鑑：一本揭露所有關於碳的真相，並即時改變之書》，2022 年 9 月，商業周刊，未經同意請勿轉載。

國小高年級科普文，素養閱讀就從今天就開始!!

你知道嗎？根據調查，台灣每一年會使用大約 40 億個一次性飲料杯，為了減少廢棄物的產生，從今年 7 月 1 日開始，如果我們帶著環保杯去買飲料最少會有 5 元的優惠，甚至許多店家不只折 5 元，像是星巴克，更給出了 10 元的優惠。

不過，你有隨身攜帶環保杯的習慣嗎？你知道為什麼隨身攜帶環保杯是如此重要的嗎？

過去兩年疫情期間，很多餐廳都是採外帶不開放內用的方式，訂購外送也成為疫情間的家常便飯，而外帶、外送使用的這些容器、餐具都會造成一次性容器使用量的增加，長期累積下來，這些難以被好好處理的垃圾，便會對地球造成極大的傷害。

那如果我們都自備環保杯去購買飲料，會有什麼效果呢？

我們不只能夠減少支出，最重要的是能夠幫助台灣減少一次性容器的垃圾量！

7 月 1 日這項政策上路後，預計台灣每年平均會減少 5.8 億個飲料杯用量，等於減少了 7,000 公噸垃圾，也可以減少 3.3 萬噸碳排放，就相當於 87 座大安森林公園的碳吸附量，換算起來的數量可是非常驚人呢！

而為了響應這項政策，也有越來越多循環杯的服務出現在市面上，以後如果不小心忘記帶環保杯出門，也可以使用店家提供的環保杯，使用完清洗乾淨後再放回還杯機就好。

隨手攜帶環保杯，不論是裝水或是裝飲料，環保杯都是我們的好幫手！讓我們為減少一次性容器的垃圾量，一同努力吧！

如果你是位愛吃海鮮的饕客的話，全球的二氧化碳排放這下將衝擊你的餐桌！美國自然資源保護委員會(Natural Resources Defense Council)的高級研究員麗莎‧蘇阿托尼(Lisa Suatoni)2013年10月就指出，儘管IPCC對氣候變遷的第五次評估報告爭議不斷，不過報告首度正視了碳排放對海洋造成的威脅。對海洋科學家而言，海洋酸化如同氣候變遷的「邪惡雙胞胎」，將影響許多海洋生物的生存以致於人類的糧食安全。

海洋吸收了大約四分之一至三分之一人類使用石化燃料所排放的碳，無私的奉獻卻也讓海洋本身逐漸酸化。如果碳排放速度不變，科學家預計到了2100年，全球淺層海水的酸鹼值與工業革命前的數值相比，將從8.2下降到7.7，對許多海洋生物來說，這等同跨過一條生存與否的界線。

尤其對那些生活在殼裡的生物而言，海洋酸化將是個大問題，例如珊瑚、螃蟹與牡蠣。當海水越酸，會加速碳酸鹽類的融解，而碳酸鹽類是形成貝類與珊瑚的外殼以及骨架所需的物質。隨著海洋酸化，他們的殼將變得更薄，延緩成長的速率，殼甚至消失導致個體死亡，威脅物種的生存。而對以這些生物為食的其他物種而言，情況也不太樂觀。對我們人類來說，海洋至少是十億人的蛋白質來源，海洋酸化可能在未來引起另外一種糧食危機。

以台灣西南沿海分布廣泛的養蚵業而言，目前雲林台西的養蚵業已經因六輕排水導致水質酸化飽受衝擊，未來若再加上大環境的海洋酸化趨勢，養蚵業所受的衝擊將更為巨大。養殖牡蠣除了擁有極高的經濟價值，對於海岸地區的生態及相關產業亦扮演極重要的角色，而海洋酸化正威脅牡蠣的生存。

麗莎指出，面對海洋酸化的威脅，我們急須建立一套全球的觀測網絡，隨時監測各地海洋的pH值、溫度與溶氧量，並讓民眾明瞭酸化正深遠的影響海洋生態，尤其在那些脆弱的沿海地區，讓在地社群知道酸化的風險以及該如何有效減少損失是首要之務。

而在台灣，澎湖群島是海洋酸化首當其衝的地區，由於周圍海域水淺，大氣中的碳會持續和淺層海水混合，一旦酸化程度超過臨界值，將對當地珊瑚礁生態帶來災難。此外由於澎湖地處台灣與中國之間，同時受到兩地碳排放影響，政府應在致力於打造澎湖為低碳島的同時，將海洋酸化的監測機制納入，以作為台灣海洋酸化監測的前哨站。

與氣候變遷的延遲性不同，減少碳排放能有效且立即地減緩海洋酸化，這或許帶來一些希望。沒有人願意看到漁業走入歷史，如果希望以後餐桌上能繼續有魚蝦或螃蟹等海鮮美味，節能減碳就又多了一個充分的理由了。

（本文由科技部補助｢新媒體科普傳播實作計畫─重大天然災害之防救災科普知識教育推廣｣執行團隊撰稿／2013年/12月）責任編輯：鄭國威│元智大學資訊社會研究所

本文原發表於行政院科技部-科技大觀園「科技新知」。歡迎大家到科技大觀園的網站看更多精彩又紮實的科學資訊，也有臉書喔！

延伸學習：

• 《牡蠣養殖的生態價值》
• 《海水酸化的威脅與對策》
• 《IPCC Report Underscores Need to Address Ocean Acidification》
• 《Beyond Shellfish, Ocean Acidification is Bad for People 》

台灣，蔬果生產的寶島，勤奮的農民、適宜的土壤加上人間好時節，讓我們隨時都有新鮮好吃的蔬菜水果，春天有菠菜、棗子；夏天有絲瓜、蓮霧；秋天有山藥、木瓜；冬天有蘿蔔和橘子。

不過你知道嗎？吃當季的蔬菜水果，對我們的生態環境也可以幫上大忙！

這是因為選擇當季蔬果可以大幅減少冷藏時的電力耗損，在種植上也可以減少肥料以及農藥的使用，也就是可以降低「碳排放」。

另外，挑選在地的蔬果也有好處，若是蔬果產地距離我們越遠，運送時造成的碳排放量也會越高，加上保鮮的需要，可能會添加防腐劑，影響我們的健康。

那到底什麼是碳排放呢？又為什麼要降低碳排放呢？

碳排放泛指溫室氣體排放，是指人們在從事行為時，直接或間接向空氣中排出的溫室氣體，這些氣體的總重量就稱為碳排放量。

溫室氣體又包含水蒸氣、臭氧、二氧化碳、氧化亞氮、甲烷、氫氟氯碳化物類等，其中又因二氧化碳在大氣的佔比最多，成為最常見用來衡量碳排放的標準。

而碳排放的增加，會對地球造成影響可不少，例如：全球暖化速度加快、全球平均溫度上升、海平面上升、極端氣候越來越惡化（夏天更熱、颱風更多等），因此，全世界對於碳排放的降低可說是擁有一致共識。

總結來說，每天吃適量的新鮮蔬果非常重要，因為這樣我們才能營養均衡，補充各種重要的維生素和纖維，但是，吃對蔬果更是重要，不只對身體有益處，對地球環境也能盡一份心力！