Marine Chemistry

        二氧化碳同時存在於空氣中與海水內，透過量測兩種介質內的二氧化碳分壓，氣體由高壓往低壓移動的特性，我們可以進一步得知海洋是吸收空氣的二氧化碳，意即海洋為碳匯（sink）；或是相反的，釋放二氧化碳到空氣中，意即海洋為碳源（source），而海洋與大氣之間二氧化碳交換的速率稱為通量（flux）。量化不同時空下水與氣的二氧化碳分壓，可以幫助我們了解海洋在碳循環系統下所扮演的角色。

        自工業革命以來，由於人類使用化石燃料與砍伐森林，大量的釋放二氧化碳至大氣中，使大氣中二氧化碳濃度遠超過了過去的變動幅度。根據 2004 年科學期刊 《Science》中的研究文章指出，在這 200 年來，海洋總共吸收了三分之一由人為活動而排放至大氣中的二氧化碳，而這些被海洋表水吸收的二氧化碳，會導致海水化學特性發生改變。

        當二氧化碳氣體溶入海水後（CO₂ + H₂O → H⁺ + HCO₃^–），會釋放出氫離子（H⁺）與碳酸氫根離子（HCO₃^–），氫離子的出現會降低海水的 pH 值，海水酸度增加，即海水酸化。氫離子也會與原本就存在於海水中的碳酸根離子（ CO₃^2-）結合，使得海水內的碳酸根離子濃度下降。但同時海水中的鈣離子（ Ca²⁺）也需要和碳酸根離子（ CO₃^2- ）離子結合，來形成水中鈣化生物的外殼及骨骼， 例如：鈣板藻、有孔蟲、珊瑚、海膽等。所以酸化後的海洋，這些可利用於合成外殼及骨骼的碳酸鹽會減少，那麼鈣化生物的生態族群將會受到深遠的影響。然而，海水酸化不僅會使海洋鈣化生物骨質疏鬆，其他的海洋生物也會因為生長、繁殖環境的改變而有所衝擊，因此造成海洋生態系的動盪。透過二氧化碳分壓的研究有助我們掌握海洋酸化的狀況並進一步了解海洋生態的變化。