全球表层海洋溶解氧减少，深海溶解氧如何变化呢？

全球海洋脱氧问题日益严重，海洋溶解氧含量总体呈下降趋势，但这种变化主要在上层海洋被观测到。由于深海观测存在困难，最近，来自蒙特雷湾水族馆研究所、阿尔弗雷德·魏格纳研究所等机构共同完成的一项研究，揭示了深海溶解氧也在持续减少的事实，为什么呢？

全球海洋溶解氧变化情况

一项由国际科学家团队在SCI上发表的研究指出，自20世纪中期以来，全球海洋的氧气含量一直在减少，这不仅威胁海洋生物，还可能影响全球气候和渔业资源。

根据研究，过去50年，全球海洋的氧气总量减少了约2%，海洋中的缺氧区已经扩大了约450万平方公里。在沿海地区，情况更加严峻，全球已有超过500个沿海水域出现严重缺氧，含量样小于 2 mg/L，其中许多是1950年后才出现的。

造成海洋氧含量减少的主要原因是气候变暖和水体富营养化。气候变暖是开放海洋缺氧的“罪魁祸首”，水温越高，溶解的氧气越少，水温上升导致海洋上层氧气损失了约15%。

而水体富营养化则沿海缺氧的主要原因。农业化肥、生活污水和工业废水排放导致氮、磷等营养盐大量流入海洋，引发藻类疯狂繁殖，当这些藻类死亡后，细菌分解它们时消耗大量氧气，导致水体缺氧。

图：在过去的半个世纪里，公海和沿海水域的氧气含量都下降了

A)已报告氧浓度<61μmol/kg的沿海水域(红色)。地图根据中的数据创建，并由R.Diaz和全球海洋氧含量的变化。这里显示的大多数沿海系统在1960年后首次报告了低氧水平。

深海溶解氧如何变化呢？

海洋中的氧气主要来自海气交换和光合作用，氧气从空气溶入表层海水，浮游植物通过光合作用释放氧气，但这些氧气大多停留在上层海洋，很少到达深海。当然，此前也有研究，发现深海多金属结核也会产生暗氧。

随着全球变暖，水温升高使得海水能容纳的氧气减少，同时，温暖的表层海水变得更轻，分层增强，更难与深层海水混合，导致深海氧气补充减少。而且温度升高，可能影响海洋生产力，导致更多有机物质沉入深海，被微生物分解时消耗氧气。

为了探究深海溶解情况，研究团队收集了1989-2022年6处长期深海观测站的Winkler滴定法数据，这些站点分布在北大西洋和北太平洋。数据显示，北大西洋变化不显著，而太平洋部分海域的氧气在快速减少，北大西洋站点氧含量显著高于北太平洋。

北大西洋深海氧气整体未显著下降，可能因为靠近高纬度通风区有关。在北大西洋的HAUSGARTEN、PAP、BATS共计3处站点，有增有减少，整体变化不明显。HAUSGARTEN站点溶解氧最高达到301.2 μmol/kg，但溶解氧呈轻微下降趋势，下降幅度为-0.34±0.18μmol/kg/yr，不显著。PAD站点氧含量稳定，可能与北大西洋深层水的持续输入有关。BATS站点有轻微上升趋势，上升幅度为+0.05 μmol/kg/yr，可能与环流变化有关。

而在北太平洋东北部显著脱氧，ALOHA站点溶解氧变化趋势为-0.02±0.02μmol/kg/yr，PAPA站点溶解氧变化趋势为-0.73±0.27μmol/kg/yr，Station M站点溶解氧变化趋势为-0.48±0.13μmol/kg/yr，3个站点均呈现下降趋势。

为什么东北太平洋下降最明显呢？可能原因是上升流增强，将富营养水体带到表层，促进浮游植物繁殖，浮游生物大量繁殖，形成海洋雪下沉，被海洋微生物分解，消耗氧气，每降解1mol有机碳消耗1.3mol O₂。另外一方面，可能是由于环流变化的深层影响，太平洋深层水主要来源于南极底层水，南极底层水需绕行整个太平洋盆地才能到达东北太平洋。由于南极冰架融水增加，南极底层水形成速率下降，导致深海环流减弱， 氧气的水平输送减少。

当然，可能还有其他原因，比如深海重力流等，直接将表层生产的有机质快速输送到深海，加速深海溶解氧消耗速度。

图：长期监测数据站点地图（HAUSGARTEN、PAP、BATS、ALOHA、PAPA、Station M）

❓思考题：以下哪项不是导致深海氧气减少的原因？

A.全球变暖降低氧气溶解度
B.海洋分层阻碍氧气下沉
C.深海鱼类呼吸消耗过多氧气
D.微生物分解有机物消耗氧气

参考文献：Ruhl, Henry A. and Huffard, Christine and Messié, Monique and Connolly, Thomas P. and Soltwedel, Thomas and Wenzhöefer, Frank and Johnson, Rodney J. and Bates, Nicholas R. and Hartman, Susan and Flohr, Anita and Mawji, Edward W. and Karl, David M. and Potemra, James and Santiago-Mandujano, Fernando and Ross, Tetjana and Smith, Kenneth L., Decadal Change in Deep-Ocean Dissolved Oxygen in the North Atlantic and North Pacific Oceans. Available at SSRN: https://ssrn.com/abstract=4811706