海洋能夠吸收人類排放的二氧化碳總量的1-4%。 二氧化碳溶解在海水中，形成碳酸，導致海水酸化。 結果，自工業革命以來，海洋的酸度增加了約30%，而用於測量海水酸度的海洋pH值一直在下降。
目前的海洋酸化速度是近3億年來前所未有的，甚至超過了歷史上四次因二氧化碳大規模自然釋放而導致地球生命大規模滅絕的酸化速度。 2024年，發表在《自然地球科學》雜誌上的一項題為“大規模二氧化碳釋放背景下鈣質海洋生物的脆弱性”的研究發現，今天海洋的酸化速度比5500萬年前海洋生物大規模滅絕時快10倍。 2024年4月，發表在《科學》雜誌上的題為“海洋酸化和二疊紀-三疊紀團塊滅絕事件”的研究發現，大量二氧化碳迅速排放到大氣中，導致海洋突然酸化，海洋生物大規模滅絕。
為什麼海洋酸化會使海洋生物面臨如此大的風險？根據美國國家海洋和大氣管理局的說法，當二氧化碳溶解在水中時，它會與水分子發生化學反應，降低“海水中碳酸鈣礦物質的飽和度，許多海洋生物需要碳酸鈣礦物質來構建它們的殼和骨骼。 在富含多種海洋生物的海水中，碳酸鈣礦物質是過飽和的（過量），可以被包括珊瑚、軟體動物和一些浮游生物在內的“鈣化生物”利用。 隨著海洋吸收越來越多的二氧化碳，越來越多的海水中碳酸鈣礦物質不飽和，這些鈣化生物面臨極大的威脅。 2024年，世界氣象組織（WMO）表示，除了減少鈣化外，“酸化對海洋生物群的其他影響包括降低生存、發育、生長速度以及抑制生理功能和生物多樣性的變化”。
2015 年發表在《科學》雜誌上的一篇研究文章總結說，它發生在 252億年前的二疊紀和三疊紀星團滅絕事件是“歷史上已知最大的物種滅絕事件”。 由於火山噴發，大量的二氧化碳被緩慢地排放到大氣中，然後迅速釋放出來。 研究人員發現，“在滅絕的第二階段，大量的碳被迅速排出，導致突然的海洋酸化事件和嚴重鈣化的海洋群落的滅絕”。 這種滅絕有多嚴重？它不僅導致90%的海洋生物滅絕，還導致70%的陸地動植物滅絕。
長期以來，氣候科學家一直特別關注海洋酸化，部分原因是它影響了世界糧食生產。 2024年6月，美國國家科學院的70名成員簽署了乙份關於海洋酸化的聯合宣告。 來自主要發達國家和發展中國家的科學家警告說，“海洋酸化至少在數萬年內是不可逆轉的”，“海洋酸化導致海洋水產品嚴重短缺，影響食品生產和漁業安全，以及人類健康和福祉”。
據估計，僅珊瑚礁就養活了大約四分之一的海洋生物。 美國國家海洋和大氣管理局解釋說：“生活在珊瑚礁生態系統中的魚類為超過 5 億人提供了重要的食物**。 海水變暖和海洋酸化已經對世界各地的主要珊瑚礁造成了巨大破壞，這些珊瑚礁很可能在21世紀內消失。 澳大利亞海洋科學研究所前首席科學家、海洋科學家、高階珊瑚專家Je.n.“科學研究清楚地表明，如果我們不改變生活方式，世界各地的珊瑚礁將在我們下一代的有生之年消失，”魏龍寫道。 ”
2024年美國西海岸奧勒岡州和華盛頓州發生的“牡蠣崩潰”表明，海洋酸化和碳汙染已成為美國牡蠣養殖業的主要威脅。 正如美國國家海洋和大氣管理局（National Oceanic and Atmospheric Administration）所指出的，“美國西海岸水產養殖和自然生態系統中的牡蠣繁殖幾乎完全失敗”，牡蠣幼苗死亡總數超過100萬。 為什麼？我們認為這是因為沿海水域的快速酸化，這阻止了牡蠣幼苗形成生存所需的貝殼。 然而，2024年12月發表在《自然氣候變化》雜誌上的一項關於太平洋牡蠣和紫貽貝幼苗的研究表明，“幼蟲在初始階段對[碳酸鈣]飽和比對二氧化碳或pH值更敏感”。 因此，最重要的問題是海水中可用的碳酸鈣總量與最大可溶性值的比例。
研究結果表明，二氧化碳濃度的上公升正以驚人的速度威脅著海洋生物。 主要作者、奧勒岡州立大學的海洋生態學家和生物地球化學家George Waldbather解釋了原因：
牡蠣和貽貝幼蟲對（碳酸鈣）飽和敏感，通過增加二氧化碳濃度來降低飽和度。 只有“幾十年到幾個世紀”，我們才會打破（碳酸鈣）飽和的安全閾值，這比二氧化碳的增加和pH值的下降對貝類幼蟲構成威脅要早得多。 “例如，按照目前的變化速度，奧勒岡州近海水域沒有多少水可以吸收二氧化碳，而不會超過飽和安全閾值，”Waldbather 說。 ”
研究表明，海洋二氧化碳水平的上公升速度比預期的要快得多。