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▲2025年，参与美国环保局批准的海洋碱化试验的三艘研究船在缅因湾集结，该试验由LOC-NESS项目推进，(Photo: Daniel Cojanu, Undercurrent Productions, ©Woods Hole Oceanographic Institution)
海潮天下·导读
海洋碱度增强跟龙虾有啥关系？这种气候技术看起来没有直接关联。在这个LOC-NESS项目中，科学家的初衷是通过调节海水碳酸盐化学性质来促使海洋吸收更多大气二氧化碳。不过，这项技术能否真正走向大规模应用，关键之一却在海洋生物能否耐受这种人为环境改变。美洲龙虾成为了这场实验的重点测试对象之一，原因主要是它是缅因湾生态系统的重要组成部分，也是美国东北部支撑数亿美元经济价值的商业捕捞物种；同时龙虾的蜕壳、外骨骼钙化、以及整体生长过程，都跟海水的酸碱度直接相关。请看本期“海潮天下”的介绍。
本文约3600字，阅读约7分钟
文 | 朱潇潇
出品 | 海潮天下
2025年8月13日，美国东北部缅因湾的Wilkinson Basin海域出现了一片异常的红色海水。
但这不是赤潮或污染事故。当天，美国伍兹霍尔海洋研究所（WHOI）的研究团队在做一个科学实验，他们用海上供应船“Peter M. Mahoney”号，在距离马萨诸塞州海岸约38英里的美国联邦水域释放了约1.65万加仑50%的氢氧化钠溶液，同时加入罗丹明水示踪剂。换算下来，释放的碱液约6.25万升，媒体报道中通常概括为约6.5万升。
这是LOC-NESS项目实施的第二次现场试验，也是美国首次获得美国环保署（EPA）许可、在联邦水域开展的一次开放海域海洋增碱实验。参见海潮天下（Marine Biodiversity）往期报道：《美国首次开放海洋碱度增强实验完成，海洋碳移除进入真实环境验证阶段》
所谓“海洋增碱”，英文为Ocean Alkalinity Enhancement，简称OAE，是近年来受到关注的一种海洋二氧化碳移除技术。它的思路简单来讲就是，向海水中增加碱度，改变海水中的碳酸盐体系，使海洋具有更强的吸收二氧化碳能力。
▲LOC-NESS项目第一阶段与第二阶段建议释放方法，上图是使用拖船和驳船的船舶撒布系统原理示意图。图源：美国环境保护署（EPA）针对LOC-NESS项目发布的官方技术事实说明书（Fact Sheet）及环境风险评估报告
问题也恰恰出在这里——海洋并不是一只可以随意调节化学参数的巨大容器。碱度突然升高以后，海水中的生物会不会受到影响？影响又会持续多久？不同物种能够承受多大的变化？增加的碱度最终究竟能带来多少额外的二氧化碳吸收？如果把实验扩大到真正具有气候意义的规模，又会发生什么？……这些都是未知数，也是他们这个LOC-NESS项目想搞清楚的问题。
这次试验当天，“Peter M. Mahoney”号在一个约800米直径的区域内航行，连续6个小时释放氢氧化钠溶液。罗丹明水示踪剂把这片经过人为增碱的海水染成了红色，很是显眼，方便研究人员追踪它的运动和稀释过程。另一艘研究船“Connecticut”号紧随其后，研究人员使用CTD、自动水下航行器、滑翔机、水下传感器和卫星等设备，对这片海水进行了连续监测。
就这样，研究团队在现场持续追踪了大约5天。除了pH，碱度、溶解无机碳、二氧化碳分压、示踪剂浓度，以及浮游生物、细菌、浮游动物和鱼类、龙虾幼体等生物指标，都被纳入了监测范围。
▲伍兹霍尔海洋研究所LOC-NESS项目负责人亚当·苏布哈斯与首席研究员珍妮·鲁班在8月的海上野外试验中采集数据。 (摄影：Daniel Cojanu, 来源：WHOI)
几个月后，2026年2月，WHOI公布了这次试验的初步结果。研究人员认为，人为制造的碱度羽流可以在开放海域被准确追踪到，观测到的扩散过程跟模型预测也是比较吻合的；pH和示踪剂浓度也在预期时间内逐渐恢复到背景水平。研究团队还认为，这套观测体系可以用来估算增碱后海水从大气吸收二氧化碳的过程。至少在“小尺度、短时间、严格控制”的条件下，研究人员证明了这类实验是可测量的。
从生物学结果来看，在此次现场试验中，研究人员比较了碱度羽流内外的细菌数量、浮游植物细胞数量、死亡细胞比例、光合状态和叶绿素a浓度，没有发现显著差异。浮游动物、鱼类幼体和龙虾幼体的数量倒是也没显著变化。不过，这并不等于OAE已经被证明了对海洋生态系统安全。WHOI自己也特别指出，这次试验没有直接评估更高营养级生物的影响，渔业影响也仍需进一步建模。实验持续时间只有几天，研究对象也只是有限的生物指标，与长期、大尺度、反复进行的海洋增碱完全是两回事。
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（图文无关）▲携带卵的雌性美洲龙虾，可以看到腹肢上附着着正在孵化的卵，左侧第二个尾扇被研究人员剪出了V形缺口，用以标记其为具有繁殖能力的成年雌性。图源：美国国家海洋和大气管理局（NOAA）
龙虾之所以进入研究人员的视野，也不是空穴来风的。其实美洲龙虾（Homarus americanus）早就是美国东北部重要的商业渔业资源了。拿2023年的美国龙虾渔业价值来说，就曾达到了近7亿美元之巨，在美国商业海产品中属于价值最高的物种之一。龙虾产业已经是缅因湾的渔业支柱，该物种对碳酸盐化学又是极其敏感的。
关键在于龙虾的生理活动与海水碳酸盐化学之间的密切联系。一项针对欧洲螯龙虾（Homarus gammarus）的研究发现，幼体蜕壳以后，外骨骼重新硬化需要大量吸收碳酸氢根。在低碱度海水中，蜕壳后24小时内的碳酸氢根摄取量平均下降了29%。不过这个研究关注的是低碱度，海洋增碱恰好是在提高碱度，所以两者不能简单画等号。另一项2025年发表的研究则发现，美洲龙虾胚胎在极低pH条件下短时间暴露，会出现氧化应激增加以及与酸碱调节有关的Na⁺/K⁺-ATPase活性下降。它说明龙虾早期生命阶段确实会对碳酸盐化学变化产生生理反应，但同样不能据此推导出“增碱一定伤害龙虾”。
海洋碱度（或酸化程度）是决定龙虾壳能否健康生长的关键环境因素之一。科学家在全球多地研究发现，持续的酸化让龙虾等甲壳类动物的壳越来越薄；在酸性更强的海水中，它们的壳甚至会开始溶解。研究表明，低碱度的海水会使这个阶段的龙虾减少对碳酸氢盐（HCO₃⁻，一种重要碱）的吸收量，从而显著减缓新壳的钙化过程，这意味着龙虾在蜕壳后，会经历更长的“软壳”脆弱期，更容易被同类或天敌攻击。上图是城市超市里面常见的波士顿龙虾，就是美洲螯龙虾（Homarus americanus），又称缅因龙虾。这种龙虾主要分布于大西洋北美洲海岸，其核心产地就包括美国缅因州（即缅因湾水域）以及加拿大海洋省份。©Linda Wong 2026年8月摄于北京一超市水产区 | 海潮天下（Marine Biodiversity）
为了搞清楚，WHOI这个研究团队在研究龙虾在不同碱度条件下会发生什么。除了控制温度，龙虾实验中还有一个麻烦——它们爱打架、经常掐架中把“同事”致死致残。海洋生物学家Chris Murray特意设计了一个特殊的浮式网杯，将龙虾分隔开来，让它们没法互掐。初步实验倒是还没观察到升高或降低碱度造成的额外死亡或明显行为变化，但研究还没有结束，后续将利用RNA分析进一步观察龙虾的生理反应。他把目前的研究形容为“冰山一角”。
研究人员还想知道，当一种生物没有明显死亡时，它的生长、繁殖、代谢、钙化、行为和基因表达是否发生了变化；还需要知道这些变化进入食物网以后会不会被放大。
其实瑞典哥德堡大学的Sam Dupont正在做类似的工作。他的研究团队把海胆、贻贝和鱼卵纳入实验，在瑞典和冰岛开展不同碱度条件下的暴露试验，希望寻找不同海洋环境和不同物种的碱度响应阈值。Dupont认为，商业化的海洋碳移除项目正在推进，但关于海洋生物安全阈值的认识还明显滞后。据他的估计，科学界可能还需要大约10年，才有可能较为准确地回答不同海洋生物能够承受多大程度的碱度变化。
这个时间差不小，在目前OAE发展中是个问题。商业公司已经开始出售海洋碳移除信用，投资者也在关注这项技术未来的市场规模；科学家却仍在忙着做实验、以确定最基本的生态安全边界。
▲©伍兹霍尔海洋研究所（WHOI）LOC-NESS项目的原理示意图（美国）
▲第一阶段（A）和第二阶段（B）拟议研究区域及运输船航线。 粉色点代表较大调查区域（蓝色圆圈）内的初始斑块位置。（A）中白色线代表运输船从新贝德福德港至第一阶段初始释放坐标的航线。（B）中黑色线代表运输船从新贝德福德港至第二阶段初始释放坐标的航线，灰色线则代表运输船若从朴次茅斯港出发时的替代航线。来源：改编自第一阶段和第二阶段许可证申请材料。图源：美国环境保护署（EPA）针对LOC-NESS项目发布的官方技术事实说明书（Fact Sheet）及环境风险评估报告
对此，美国和欧洲目前呈现出截然不同的资金环境，一个在撤资，一个在增加投入。
根据《卫报》对Ocean Carbon Removal Watch数据库的分析，2023年美国联邦政府至少投入了4400万英镑用于海洋二氧化碳移除研究。此后，美国联邦政府大幅削减气候和海洋科学研究经费，多项相关研究受到影响。WHOI名誉教授Ken Buesseler就是其中一个直接受到影响的研究人员。他长期研究海洋施铁及其碳汇效应。按照他向《卫报》的介绍，一个美国能源部相关项目原本承诺约500万美元，项目中途被停止，最终实际获得的资金大约只有一半。
大西洋另一边，研究经费却在增加。《卫报》援引Ocean Carbon Removal Watch的数据称，过去两年欧洲为海洋二氧化碳移除研究提供了超过850万英镑的学术拨款，覆盖英国以及欧洲其他地区20多所大学。欧盟也已经把海洋二氧化碳移除纳入地平线欧洲（Horizon Europe）研究框架。2025年的相关项目预算达到1200万欧元，重点研究海洋碳移除技术的科学基础、环境风险以及监测、报告和核查方法。
这种资金环境的变化，对OAE这样的早期技术就尤为重要了。把碱液倒进海里之后，难就难在要建立一整套证据体系来回答：究竟增加了多少碱度，究竟吸收了多少额外二氧化碳，以及整个过程究竟造成了什么生态代价？如果制造氢氧化钠需要消耗大量能源，而这些能源来自化石燃料，那么海洋吸收的二氧化碳与生产碱液过程中排放的二氧化碳之间，究竟还剩多少“净移除量”？如果碱度羽流随着海流扩散到更远的海域，其他国家的渔业和生态系统受到影响，责任又由谁承担？若是扩而充之、未来从几万升扩大到数百万吨甚至更大规模，今天在一个800米范围内没有观察到的生态效应，会不会在空间和时间尺度扩大后出现？……所有这些问题目前都没有简单答案。
从国际治理体系看，虽说也在快马加鞭的追，但基本上也才刚刚开始。国际海事组织（IMO）已经把海洋增碱列入海洋地球工程重点评估的技术之一。《伦敦公约》和《伦敦议定书》缔约方近年持续讨论海洋地球工程的定义、环境风险评估和监管方式，并在2025年的会议上继续推进相关工作。相关讨论预计还将延续到2026年。《生物多样性公约》对可能影响生物多样性的气候相关地球工程也采取了预防性立场，同时给小规模、受控的科学研究还是留了一道口子。
美国缅因湾这个实验就像一次尺度很小的“压力测试”，想要看看人类能不能在开放海域人为改变一小片海水的碱度，并把这片海水的运动、化学变化和二氧化碳吸收过程给追踪清楚了。当然了，从今年2月份的进展看，目前的答案应该是“可以”。但它毕竟规模很小，要从“能够测量”到“能够大规模移除二氧化碳”，中间恐怕还有一段漫漫长路要“上下求索”。
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资讯源 | WHOI、卫报等多源
文 | 朱潇潇
审改 | Linda
排版 | 卢晓雨
时间 | 2026年8月
联系小编 | editor@oceanbiodiversity.cn
本文参考资料
https://www.epa.gov/marine-protection-permitting/loc-ness-wilkinson-basin-study-research-permit
https://www.navcen.uscg.gov/sites/default/files/pdf/lnms/lnm01332025.pdf
https://www.northeastoceandata.org/status-update-and-public-comment-opportunity-for-tentative-permit-for-the-loc-ness-project-research-study
https://downloads.regulations.gov/EPA-HQ-OW-2024-0189-0045/content.pdfhttps://www.nationalfisherman.com/gulf-of-maine-sees-first-open-water-ocean-alkalinity-enhancement-field-trial-in-us
https://www.whoi.edu/press-room/news-release/oae-prelim
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/26691956
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0022098125000152
https://www.theguardian.com/environment/2026/aug/20/environment-oceans-acidification-alkali-carbon-absorption-lobsters
https://www.whoi.edu/press-room/news-release/whoi-doe-mcdr-funding
https://www.euresearch.ch/en/app/core/action/service/table/section_asset/id/1427/service/app_euresearch_inputtype_file_service_protectedfilesystemproxy/inputtype/file/lang/en/derivative/original/lm/1748250763
https://www.imo.org/en/OurWork/Environment/Pages/geoengineering-Default.aspx
https://www.cbd.int/climate/geoengineering
https://baotintuc.vn/the-gioi/tom-hum-va-dong-vat-co-vo-lieu-co-the-gop-phan-chong-axit-hoa-dai-duong-20260820231319243.htm
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