Εκτός από τις αναμενόμενες κλιματικές αλλαγές και τις επιπτώσεις τους στον άνθρωπο και τα είδη ζωής της στεριάς, η συσσώρευση διοξειδίου του άνθρακα μπορεί να δημιουργήσει σοβαρά προβλήματα και στα θαλάσσια οικοσυστήματα
Η αλληλεπίδραση του CO2 με τους ωκεανούς αμβλύνει τις κλιματικές επιπτώσεις του αερίου. Η συγκέντρωσή του στην ατμόσφαιρα είναι 390 μέρη στο εκατομμύριο, αλλά θα ήταν υψηλότερη αν οι ωκεανοί δεν απορροφούσαν καθημερινά 30 εκατομμύρια τόννους CO2. Σύμφωνα με υπολογισμούς, οι θάλασσες έχουν απορροφήσει περίπου το ένα τρίτο από το CO2 που έχει εκλυθεί από την ανθρώπινη (βιομηχανική) δραστηριότητα. Αυτή η «δεξαμενή» μειώνει το φαινόμενο του θερμοκηπίου, με αντίκρισμα την αύξηση της οξύτητας του νερού. Μετρήσεις έδειξαν ότι μόνο τα τελευταία 15 χρόνια η οξύτητα του θαλασσινού νερού μέχρι βάθους 100 μέτρων αυξήθηκε κατά 6%. Κατά μέσο όρο σε όλους τους ωκεανούς του κόσμου το pH (πεχά) του θαλασσινού νερού από την αρχή της βιομηχανικής επανάστασης έπεσε κατά 0,12 μονάδες, φτάνοντας στο 8,1 (το πεχά προσδιορίζεται από τη συγκέντρωση ιόντων υδρογόνου, με τιμή 7 για το ουδέτερο διάλυμα, μικρότερη από 7 για τα όξινα και μεγαλύτερη από 7 για τα βασικά διαλύματα). Αυτή η μεταβολή δε φαίνεται μεγάλη, αλλά επειδή η κλίμακα του pH είναι λογαριθμική, αντιστοιχεί σε αύξηση της οξύτητας κατά 30%.
Η ζωή στη θάλασσα δεν έχει υποστεί τέτοια απότομη μεταβολή της οξύτητας του νερού εδώ και εκατομμύρια χρόνια. Παλαιοντολογικές μελέτες δείχνουν ότι παρόμοιες μεταβολές στο παρελθόν σχετίζονταν με εκτεταμένες εξαφανίσεις θαλάσσιων ειδών. Πριν από 250 εκατομμύρια χρόνια μαζικές εκρήξεις ηφαιστείων διπλασίασαν το ατμοσφαιρικό CO2, οδηγώντας στη μεγαλύτερη εξαφάνιση ειδών που έχει σημειωθεί ποτέ (γύρω στο 90% όλων των θαλάσσιων ειδών). Επί 4-5 εκατομμύρια χρόνια οι ωκεανοί είχαν ελάχιστα φυτά και ζώα. Σύμφωνα με υπολογισμούς, αν συνεχιστεί η σημερινή εκπομπή αερίων του θερμοκηπίου, το ατμοσφαιρικό CO2 θα φτάσει τα 500 μέρη στο εκατομμύριο γύρω στο 2050 και τα 800 μέρη στο εκατομμύριο το 2100. Τότε το pH του ανώτερου στρώματος των ωκεανών θα πέσει στο 7,8 ή ακόμα και στο 7,7 (αύξηση οξύτητας περίπου 150% συγκριτικά με την προβιομηχανική εποχή).
Η αύξηση της οξύτητας αναγκάζει τα θαλάσσια ζώα να ξοδέψουν περισσότερη ενέργεια για να αποκαταστήσουν και διατηρήσουν το pH μέσα στο σώμα τους σε ανεκτά επίπεδα. Η ενέργεια αυτή που τροφοδοτεί τις κυτταρικές αντλίες ιόντων υδρογόνου, αφαιρείται από σημαντικές διαδικασίες, όπως η ανάπτυξη και η αναπαραγωγή. Πέραν αυτού, η ικανότητα προσαρμογής δεν είναι απεριόριστη, ιδίως όταν η μεταβολή της οξύτητας γίνεται σε κλίμακα δεκάδων ή εκατοντάδων ετών και όχι δεκάδων χιλιάδων. Αν η οξύτητα περάσει ένα όριο (διαφορετικό για κάθε θαλάσσιο είδος) θα αρχίσουν και οι εξαφανίσεις ειδών. Επιπλέον η αύξηση του CO2 περιορίζει το φάσμα θερμοκρασιών που μπορεί να ζήσει ένα θαλάσσιο ζώο, εντείνοντας ακόμα περισσότερο την περιβαλλοντική πίεση σ' αυτό.
Η έρευνα έδειξε και τον κίνδυνο που εμπεριέχουν ορισμένες τάχα φιλοπεριβαλλοντικές προτάσεις εταιρειών, όπως αυτή για «ταφή» μεγάλων ποσοτήτων του παραγόμενου CO2 στα βαθύτερα στρώματα των ωκεανών. Οι μορφές ζωής που κατοικούν εκεί είναι πιο ευαίσθητες απ' όλες τις άλλες στην οξίνιση του νερού. Επιπλέον, η ανάμειξη των στρωμάτων νερού μπορεί να δημιουργήσει συνθήκες ασφυξίας και σε πιο ρηχές ωκεάνιες ζώνες, δημιουργώντας «κρανίου τόπο». Το CO2 που «θάβεται» στα βάθη των ωκεανών, βγαίνει εκτός ορατότητας, αλλά δεν εξαφανίζεται...