海洋，地球生命的摇篮，约占地球71%的表面积，是一个物产丰饶、奇妙美丽的资源宝库。海洋里的贝鱼虾蟹等各种海洋生物、植物既是人们餐桌上不可或缺的鲜美菜肴，给人类提供了丰富的蛋白质，也是人们未来攻克癌症难关、提供各种特效药物的一个神奇药库；海洋中既蕴藏着巨大的矿物资源，也有着取之不尽的海洋化学和海洋能资源；同时，海洋又具有海纳百川的气势，我们人类生产和生活中产生的各种垃圾、各种排放物等都以废水、废渣和废气的形式随着千百条河流归到了海洋之中。海洋，就像一个巨大的容器，在无限制地收纳着人类的一切的同时，也受到了石油污染、赤潮、有毒物质累积、塑料污染和核污染等的严重威胁。

古人云：“治大国如烹小鲜”。如果我们把海洋看作一个巨大的烹锅，向海洋加点“料”又会让海洋发生怎样的变化？对我们人类又会产生怎样的影响？

图1 如果向海洋加点“料”

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1.向海洋加点“盐”

我们这里所说的“盐”并不是餐桌上的食用盐，而是指海洋生物生长所必需的营养盐，通常称含有氮、磷、硅元素的盐类为海水营养盐。这些营养盐对于海洋生物而言，正如我们对于食用盐的依赖。因为它决定着海洋生物的生长与繁殖，是海洋初级生产力的限制因素。譬如，氮和磷是组成生物细胞原生质的重要元素，是物质代谢的能源；硅是硅藻等海洋浮游植物的骨架和介壳的主要组成部分；同时营养盐还决定着生态系统的结构和功能，它既是控制浮游植物群落组成的重要因素，也是决定食物链组成与结构的基础。由此可见，营养盐对于海洋还真很重要嘞。那么我们可以向海洋多加点营养盐吗？

答案是否定的。正如我们人类食用过多的食用盐会引发高血压等健康危害，营养盐过多进入海洋也会引起海洋富营养化等问题。富营养化破坏了水体生态平衡，水华爆发，生物多样性降低，严重影响生物资源的利用。近年来，我们人类向海洋贡献了过多的营养盐，像农田超量施肥、禽畜和水产养殖、街道和矿区冲刷等非点源污染物的输入。在美国对非点源污染进行的鉴别和测量中发现，农业是主要的非点源污染。我国目前氮磷的过量排放是富营养化的主要原因。因此，要想减少氮磷等营养盐进入水体和海洋，我们就得提高化肥的有效利用率。只有适量的营养盐对于海洋才是合适的。目前普遍认为海洋生命遵循着Redfield比值吸收营养盐，遵循这个比值也是维持海洋环境的生态平衡。

2.向海洋加点“铁”

铁是人体中必不可缺的一种微量元素，是人体血红蛋白和肌红蛋白的组成部分，参与人体氧的运输和贮存，以及细胞色素氧化酶、过氧化氢酶等的合成，同时它与琥珀酸脱氢酶、细胞色素C还原酶、乙酰辅酶A活性等密切相关。当机体摄入铁不足时，就易导致缺铁性贫血、电子传递和氧化还原等代谢紊乱问题。食物补铁是人体铁来源的主要渠道，因此在日常选择性地食用含铁较多的食物，如动物血、豆类、粗粮以及各种蔬菜和水果等是非常重要的。

海水中的生物也不例外。铁也是海洋生物生长的必须要素。它参与了浮游生物叶绿素合成、有机物合成的电子传输的生化过程。但是现在全球相当多的海域都存在着“铁缺乏”的状况。这是因为铁的颗粒活性使海水中“生物可利用性铁”(即溶解无机铁)的浓度很低。而这些“铁缺乏”海域称为 “高营养盐，低生产力”（HNLC）海域。全球“高营养盐，低生产力”（HNLC）海域主要有三个：东赤道太平洋、亚北极太平洋和南大洋，它们约占全球海洋面积的20%-40%。海水里的铁含量较少，就会限制浮游植物的生长，也会减少二氧化碳的吸收。

既然铁对于海洋真的很重要，部分海洋还处在缺铁的状态，那么我们可以向海洋补充点铁吗？

答案是有争议的。针对海洋初级生产的铁限制问题，各个国家对此展开了研究。为检验“铁假说”的适应性, 各国的海洋学家进行了实验室小尺度和针对HNLC海域的中尺度铁施肥实验。

2009年初，印度国家海洋研究所和德国阿尔弗莱德·威根纳海洋研究所联合推行一项名为LOHAFEX的科研项目，向南大洋约300平方公里的水域倾倒了6吨溶铁，希望能减缓全球变暖。但是，LOHAFEX实验并没有成功。因为浮游植物的大量繁殖引起了一群饥饿的甲壳浮游动物的注意，这些动物狼吞虎咽般吃掉了浮游植物，阻止了二氧化碳向海底沉积。

因此有关加Fe对整个海洋生态系统乃至于全球环境的影响还有待进一步的研究。因为海洋生态系统具有自身的复杂性，而且对浮游动物和细菌的作用也需更细致的考虑。虽然铁施肥实验的支持者表示通过提高海水中Fe的浓度，可以提高浮游植物的初级生产力，进而促进海洋吸收大气中的CO2，从而起到缓解“温室效应”的作用；此外铁施肥实验是加入的铁是天然的，是安全的。反对者却认为在海水中施加铁是不起作用的。向海洋中施加的铁促进浮游植物生长后又作为海洋生物的食物再次进入碳循环并被释放出来，并且肆意改变生态系统可能会带来灾难性的后果，比如生物群落的转变、产生有害的藻华、深水缺氧等问题。由此可见，向海洋加点“铁”，是海洋化学领域热点、有争议的问题。Fe施肥实验标志着开放生态系实验的开端，是海洋科学发展的一个里程碑。关于这个问题还需要海洋化学家们不断深入探索。

3.向海洋加点“醋”

食醋是中国传统的调味品，已有近3000年的历史。食醋能增进食欲、帮助消化，经常食用醋可以软化血管、降低血压，预防动脉硬化、治疗糖尿病等。那么海洋需要醋吗？我们向海洋加点醋又会如何？

答案是否定的。海洋不需要我们人类往里加醋，在海洋中，有一种能使海洋变酸的物质，那就是CO2。海洋不断吸收大气中的CO2，调节气候，缓解温室效应。当大气中CO2浓度持续升高，导致海洋吸收CO2(酸性气体)的量不断增加，海水pH值下降，这种由大气CO2浓度升高导致的海水酸度增加的过程被称为海洋酸化。海洋吸收大量CO2，虽然最大限度地缓解了全球变暖，但也使表层海水的pH平均值从工业革命开始时的8.2下降到目前的8.1。

海洋酸化会引起海洋系统的一系列化学变化，从而不同程度的影响海洋生物的生长、繁殖、代谢与生存等，可能最终会导致海洋生态系统发生不可逆转的变化，进而影响海洋生态系统的平衡及对人类的服务功能。2014年《生物多样性公约》第十二次缔约国大会指出，海洋酸化速度近期“急剧加速”，2100年海洋生物种类可能会减少30%-40%，而贝类种类可能会减少70%。在图2中可以清晰的看出二氧化碳对珊瑚礁的影响，从左到右分别是二氧化碳含量和温度较低的大堡礁地区珊瑚礁、昆士兰外海的圣比斯岛附近的珊瑚礁、昆士兰道格拉斯港近海的珊瑚礁。最右的图片中，高酸性高温海水环境中珊瑚礁生态系统几近崩溃，只剩下了残垣断壁。同时也明显的看出人类对海洋环境的影响，越是接近人类活动区域，珊瑚礁受到的破坏越明显。

图2 二氧化碳对珊瑚礁的影响

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4.向海洋加点“核废水”

核废水是指由核电站排放出来的，带有一定放射性的废水。核电站是用核燃料来烧开水，然后开水变成蒸汽，推动发电机发电。正常核电站的核废水的来源于：由于一些泵的机械密封、填料密封等等产生的无法收集且只能排放的可控泄漏，因为核电站设备故障产生的不可控泄漏，和对设备周期性的清洗，放射性废气中的水蒸气凝结的水。由于核废水带有一定的放射性元素，因此处理核废水会相当慎重。各核能大国都在不断研究处理核废水的方案。像美国开发了低放废水处理技术：无机离子吸附—超滤技术、压缩蒸发—反渗透处理技术和旋转超滤技术等；俄罗斯新型后处理厂产生的低放废水采用“零排放”工艺：低放废水首先被暂存在废液罐内，废液再经过沉淀、过滤、离子交换得到深度净化，净化后的水便可重复利用；英国比较重视低放废水中长寿命核素的深度去除：开发了SETP工艺，SIXEP工艺、EARP工艺和TPP沉淀工艺，从而使废液得到净化。中国研发出的首座铅基核反应堆零功率装置——启明星2号核废料处理装置，将核燃料的使用率提高到了95%左右，大大降低了核废料的累积量，并能将极难处理的核废料回收再利用。但是不管是什么样的处理方案，通常对于核废水的处理方式的基本思路是把放射性废液变为放射性废固和可排放水，放射性废固和其他核废料一起送往填埋场处理，而可排放水国际通用处理办法是将其排入海洋，但在排放前一定要遵循国际能源署和本国政府制定的排放标准才可以排放，使其对环境的危害限制在可控范围之内。由于海洋本身对污染物有着巨大的搬运、稀释、扩散、氧化、还原和降解等净化能力，因此海洋可以一定程度稀释核废水。那么海洋可以消化所有的“核废水”吗？向海洋加点“核废水”又会给全球带来什么影响？

2011年3月，日本近海地震海啸引发福岛核电站事故造成大量发射性物质泄漏，日本为控制局面，避免大规模爆炸，直接引入海水为核电站降温，而这些携带大量放射性物质的海水成为了核废水，数量庞大，亟待处理。2021年4月13日日本政府正式决定向海洋排放福岛第一核电站含有对海洋环境有害的核废水。作为最经济的处理方式，将核废水排入海洋受到了日本政府的欢迎，却引发了世界各国的担忧。因为日本本次要排放的福岛核电站事故造成的“核废水”与其他核电站正常运行产生的核废水有着本质的区别。因为福岛核事故造成了其堆芯熔毁，而且其内部的反应物状态未知，所以人们无法对其进行有效的净化处理。

绿色和平组织在2019年6月份的一份报告中称，对日本福岛核电站附近海域进行检测显示，核电站周边水域中的放射性物质明显要高于其他海域。大量氚放射性元素溶入水中后，基本无法完全分离清除。除了污染日本附近海域外，这些放射物还会随着洋流横渡太平洋，甚至会飘向大洋彼岸的北美洲，最终到达世界各个角落。德国南极海洋机构警告，若日本将所有废水排入海洋，不到半年整个太平洋将面临高度辐射威胁。大量的放射性元素入海可能对海洋生物和环境造成无法预估的损害，而且是长期持续的污染，将影响水产养殖业正常运转，因为食用被核废水污染的海产品存在“致癌致畸致突变”的风险，而这种基因损害会持续数千年。

海洋放射性污染等问题就像是悬在世界每个人头顶的达摩克里斯之剑，虽然短时间内人与海会相安无事，因为海洋本身对污染物有着一定的净化能力，但这种能力并不是无限的。当海洋接受的有毒有害物质超过它本身的自净能力时，那么这个全人类共同依赖的希望宝库就不会那么安全了，也许人类会遭受灭顶之灾。

向海洋加点“料”看似简单，却蕴含许多科学道理等待我们去探索。科技的发展为人类带来了许多便利，但或多或少对自然也带来许多危害。值得高兴的是，越来越多的人认识到保护海洋环境的重要性，正如对于日本向海洋排放核废水计划引发了世界各地社会人士的强烈谴责和不满一样。保护海洋，任重而道远。治理海洋，保护这个人们赖以生存的粮仓、牧场、药库、淡水库、矿物库、能源库，刻不容缓。让我们从自身做起，为与我们“同呼吸、共命运”的人类未来之希望的海洋贡献一份力量。

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