海洋正在吸收二氧化碳
― 但接下來呢？
「海洋會吸收二氧化碳」這句話，大家應該常聽到。事實上，人類排放的二氧化碳中，有不小的一部分被海洋吸收，這是目前的共識。不過，故事並沒有就此結束。被吸收的二氧化碳，會在海水中改變形態，引發另一個問題。
你可能在新聞上聽過「海洋吸收了人類排放的部分二氧化碳」這種說法。「既然海洋願意吸收，那不就沒事了」——很容易讓人這樣想。
然而，被吸收的二氧化碳並不會就此消失。它會在海水中發生化學變化，並持續一點一點地改變海洋本身的性質，這是目前的看法。
被吸收進去的二氧化碳，究竟在海裡變成了什麼呢？
空氣中的二氧化碳，會從海洋表面溶入海水中。這是氣體溶入液體的一種常見現象。
溶解的二氧化碳，會與海水中的水反應生成碳酸，並進一步釋放出氫離子。這正是讓海水一點一點偏向酸性的原因。
「吸收完就結束」並非事實，接下來要看的是後續的化學變化。
海水正在「溶入」二氧化碳
空氣中的部分二氧化碳，會從海洋表面溶入海水中。這與打開碳酸飲料瓶蓋時氣體跑出來，是相反方向的現象。氣體有個性質：周圍氣體的壓力越高，就越容易溶入液體中。大氣中二氧化碳濃度越高，溶入海水中的二氧化碳量往往也會增加，這是目前的看法。
光是這種單純的「溶入」，海洋就已經發揮了減少大氣中二氧化碳的作用。事實上，人類燃燒石油與煤炭所排放的二氧化碳中，有不小的比例至今已被海洋吸收，這是相關報告的說法。
溶解之後，二氧化碳會變成「碳酸」
接下來才是本文的重點。溶入海水的二氧化碳，並不會就這樣維持原本的樣子。它首先會與周圍的水分子結合，變成碳酸。接著，這些碳酸中的一部分會分解成氫離子與碳酸氫根離子。而其中極小一部分，還會再釋放出一個氫離子，變成碳酸根離子。
這一連串反應每發生一次，海水中的氫離子就會增加。氫離子增加，就代表海水正在變得更偏向酸性。這個現象被稱為海洋酸化。
吸收之後，仍持續改變著海水本身的性質。
酸化也會影響貝類與珊瑚
貝類、珊瑚，以及部分浮游生物，會利用海水中的碳酸根離子作為材料，來製造外殼或骨骼（碳酸鈣）。然而，當海水偏向酸性時，部分碳酸根離子會與氫離子結合變成碳酸氫根離子，導致可用來製造外殼或骨骼的材料變少，這是目前的看法。
結果，這些生物可能變得難以形成外殼或骨骼，已經形成的外殼也可能更容易溶解，相關報告如此指出。海洋吸收二氧化碳這個「好的一面」的背後，其實也為海洋生態系帶來了新的負擔。
海洋能吸收的二氧化碳量，被認為是有限的。而且，吸收這件事本身，正在製造出海洋酸化這個新的課題。與其單純認為「海洋會吸收，所以沒問題」，不如連吸收之後發生了什麼都一併理解，這一點很重要。
可以自己確認的實驗
- 在杯子裡裝水，加入少量紫甘藍煮汁（或BTB溶液等容易取得、能顯示酸鹼性的液體）
- 用吸管，緩緩地把氣吹進這杯液體裡（請注意不要用力吸入）
- 確認液體顏色隨著時間逐漸變化
呼出的氣體中含有的二氧化碳溶入水中後偏向酸性的變化，可以透過顏色變化觀察到。這是海洋中正在發生的現象的一個身邊的縮小版。
總結
海洋持續吸收大氣中的部分二氧化碳，但被吸收的二氧化碳並不會就此消失，而是在海水中變成碳酸、氫離子、碳酸根離子等不同形態。這個變化引發了讓海水偏向酸性的「海洋酸化」，並可能影響貝類、珊瑚等需要製造外殼或骨骼的生物，這是目前的看法。
海洋吸收二氧化碳，並不是問題的解決。
也可以說，只是把問題的所在地，從大氣搬到了海洋而已。
那麼，空氣中只占0.04%的二氧化碳，為什麼能左右氣溫呢？在空氣中只占0.04%的二氧化碳，為什麼會改變氣溫？這篇文章中，我們實際數了數頭頂上的量來說明。而1個人排放的二氧化碳，需要多少棵樹才能靠森林吸收完，則在1個人排放的二氧化碳，要幾棵樹才能吸收完？中做了計算。
想知道更多的人 ― 用語・數值・與教科書的關聯從國中理科到研究中的話題，明確標示屬於哪個程度
- 國中國中理科課程範圍
- 高中高中「地科基礎」「化學基礎」課程範圍
- 高中＋高中「化學」課程，或教科書中屬於進階、專欄性質的內容
- 大學高中不會教、屬於大學專業科目（海洋化學）的內容
- 研究中連大學都還不會當作「定論」教授、目前研究者正在調查中的話題
國中用語：關於海洋與二氧化碳的詞彙
- 溶解：氣體或固體溶入液體中的現象。
- 碳酸：二氧化碳溶於水中所形成的弱酸。
- 氫離子：與酸性強弱有關、帶正電的粒子。數量越多，酸性越強。
- 海洋酸化：海水因吸收二氧化碳而逐漸偏向酸性的現象。
高中用算式確認：海洋至今吸收了多少二氧化碳
我們使用具代表性的統計數值，來估算人類活動排放的二氧化碳中，有多少被海洋吸收了。
| 工業革命以來，人類排放的二氧化碳總量 | 具代表性的推估值約為2400億噸（2.4兆噸） |
| 其中，海洋吸收的比例 | 具代表性的推估值約為28%左右 |
| 目前人類每年排放的二氧化碳量 | 具代表性的推估值約為400億噸（0.04兆噸） |
這些數值會依調查與推估方法、年份而有所差異。在此僅作為掌握大致規模的代表性數值來使用。
| 把28%換算成可用於除法的小數 | 28 ÷ 100 ＝ 0.28 |
| 海洋至今吸收的二氧化碳量 | 2400 × 0.28 ＝ 672 |
| 海洋吸收的量 | 約 672億噸 |
接著計算這個量，相當於目前人類年排放量的幾年份。
| 相當於目前年排放量的幾年份 | 672 ÷ 40 ≒ 16.8 |
| 相當於年排放量的幾年份 | 約 16.8 年份 |
計算結果顯示，海洋至今吸收的二氧化碳，相當於目前人類約17年份的年排放量。由此可見海洋所扮演的角色有多麼重大。
※ 排放總量、吸收比例、年排放量皆為具代表性的推估值，會因出處與計算年份而有所差異。
高中＋反應不會只有一個階段
本文介紹的反應，實際上是以分成多個階段、可逆的化學平衡方式進行的。CO₂ ＋ H₂O ⇌ H₂CO₃ ⇌ H⁺ ＋ HCO₃⁻ ⇌ 2H⁺ ＋ CO₃²⁻這一連串反應，彼此來回進行並維持平衡。在海水中，碳酸氫根離子（HCO₃⁻）的形態被認為占最大比例。
大學海洋的「緩衝能力」是有限的
在海洋化學中，有一個稱為雷夫萊系數的概念，用來表示海水能以較穩定的方式吸收多少二氧化碳的能力這項指標。隨著海水中碳酸系統的平衡發生變化，這種吸收的容易程度被認為會逐漸下降。換句話說，海洋吸收二氧化碳的量越多，接下來的吸收就會變得越困難，這是其中的一個面向。
研究中目前尚未釐清的事
- 隨著海水溫度上升，海洋吸收二氧化碳的能力今後會下降到什麼程度，這方面氣候模型的預測仍存在不確定性，這是目前的看法。水溫越高、氣體越不容易溶入的這項性質，今後將如何影響吸收量，是一個重要的研究課題。
- 海洋酸化會對貝類、珊瑚、浮游生物等各種海洋生物造成多大程度的影響，因物種而異，差異很大，目前仍在持續研究當中。有人指出部分生物或許能在一定程度上適應環境變化，但要釐清全貌恐怕還需要時間，這是目前的看法。
- 更精確地為海洋整體的碳循環建立模型、預測未來吸收量的研究，也是氣候科學中的重要主題之一。
海洋與二氧化碳的關係，並不只是單純的「會幫忙吸收」而已，而是一個至今仍在研究中的複雜課題。
與教科書的關聯（依程度區分）
| 程度 | 科目・單元 | 本文對應位置 |
|---|---|---|
| 國中 | 理科・水溶液的性質 | 溶解、碳酸、氫離子等基本用語 |
| 高中 | 地科基礎・化學基礎 | 從吸收比例推估總量的計算 |
| 高中＋ | 化學・酸鹼平衡 | 碳酸系統的化學平衡 |
| 大學 | 海洋化學 | 雷夫萊系數與海洋緩衝能力的下降 |
| 研究中 | 氣候科學・海洋生態學（研究中） | 未來吸收量預測、對海洋生物的影響評估 |
- 日本氣象廳「海洋の二酸化炭素吸収」（海洋的二氧化碳吸收）相關解說資料。
- IPCC（政府間氣候變遷專門委員會）評估報告書中，關於碳循環與海洋吸收量的記載。
- 海洋化學相關教科書中，關於碳酸系統化學平衡與雷夫萊系數的解說。
- 日本文部科學省・氣象廳「海洋酸性化」（海洋酸化）大眾向解說資料。
- 海洋生態學領域中，關於海洋酸化對鈣化生物影響之研究文獻回顧。
※ 排放量、吸收比例等數值皆為具代表性的推估值，會因出處與計算年份而有所差異。最新數值請參考氣象廳、IPCC等公家機關的發布內容。
※本文為大眾向科學解說。關於氣候變遷、海洋酸化的最新數據與政策動向，請參考氣象廳、IPCC等公家機關的資訊。