碳捕获、利用与封存(CCUS)是应对气候变化和海洋酸化的重要策略,针对海洋环境CO₂封存的泄漏风险,该研究针对渤中油田和南海北部西江油田的CCUS应用规划,分别采集渤海海水和南海海水,受控模拟不同CO₂泄漏速率和温度条件,研究海水pH、溶解氧(DO)和CO₂-碳酸盐缓冲体系组成的响应特征。结果表明:(1)当CO₂泄漏速率为10~100 mL/min, pH和DO浓度随时间延长整体呈现指数形式降低,接近平衡时南海和渤海实验组pH分别达到4.04和4.92。温度为5~25℃时, pH变化率随温度升高而增大, DO浓度变化率随温度升高而降低。pH对CO₂泄漏发生正向响应, DO发生负向响应。pH随压力的增大呈现指数形式的降低。(2)CO₂泄漏达到平衡时, CO₂-碳酸盐体系组成以碳酸为主,南海和渤海实验组碳酸组分别达到98%和91%, CO₂-碳酸盐体系组成与CO₂泄漏速率无关,与实验水体的原始组成和温盐条件有关;同时,体系CO₂分压升高,总碱度降低。(3)CO₂泄漏使实验组溶解有机碳浓度增加了8.0%~60.5%,细菌丰度平均降低了6%~22%。研究显示, CO₂泄漏引起海水酸碱性、CO₂-碳酸盐缓冲体系和溶解气体平衡等化学环境的极端变化,进而影响了碳系统中溶解有机碳分布和低营养级生物细菌丰度。