【中國科學報】中科院廣州地球化學研究所利用珊瑚揭示南海北部海水pH千年演變
南海北部珊瑚。 劉熙攝
本報訊（記者朱漢斌 通訊員鄧土連）中科院廣州地球化學研究所穩定同位素地球化學學科組副研究員陳雪霏和研究員鄧文峰等，在利用珊瑚重建南海北部海水pH演變歷史方面取得新進展。該成果有助于更準確地評估和認識氣候環境變化及人類活動對珊瑚礁造成的影響。相關研究近日發表于《古海洋學和古氣候學》。
珊瑚硼同位素體系，即δ11B和B/Ca，是重建珊瑚鈣化流體碳酸系統組成的重要地球化學替代指標。通過測定珊瑚骨骼的δ11B可以推算出珊瑚鈣化流體的pHcf，并進一步將pHcf換算為外界海水的pH值。利用B/Ca以及δ11B計算得出的pHcf，還可以推算出珊瑚鈣化流體中的溶解無機碳（DICcf）組成。
研究發現珊瑚鈣化流體pHcf和DICcf均有顯著的個體差異，平均差分別可以達到0.07個pH單位和1444 μmol/kg。這對于重建海水pH來說，最大可以導致約0.14個pH單位的偏差。在這一認識的基礎上，研究人員對采自海南島東部的化石珊瑚進行了硼同位素體系分析，并與現代珊瑚記錄進行對比，發現現代珊瑚δ11B顯著偏低，較化石珊瑚平均低約1.67‰，幅度超過個體差異的程度；但珊瑚B/Ca在兩者間的差別并未達到顯著性水平。這說明，工業革命以來人類活動引起的環境脅迫特別是海洋酸化，已造成現代珊瑚鈣化流體pHcf顯著性下降，意味著珊瑚鈣化能力的減弱。但考慮到鈣化流體DICcf較大的個體差異，現代珊瑚和化石珊瑚之間的差異并不明顯，這可能說明珊瑚內部CO2系統并未受到海洋升溫和酸化的顯著影響。
研究通過拼接化石珊瑚和現代珊瑚重建記錄，可以看出在工業革命以前，即從中世紀氣候異常期到小冰期，海水pH基本維持相對穩定的變化，沒有顯著的長期升降趨勢；但從小冰期轉變到現代暖期時，海水pH顯著下降。這一總體趨勢與大氣CO2含量變化基本一致，且工業革命以后海水pH下降的幅度（~0.24）與三亞的重建記錄近似，均指示南海北部經歷了顯著的海洋酸化過程。但海南島東部的海水pH在1980年以后有回升趨勢，意味著區域海洋過程對海水pH也具有重要的調控作用。
相關論文信息：https://doi.org/10.1029/2021PA004319
