Как подкисление океана влияет на химический состав?
У воды pH в среднем 8,2, так как содержит щелочные ионы природного происхождения, образующиеся в результате выветривания континентальных пород.
Когда океаническая вода поглощает углекислый газ из атмосферы, образуется углекислый газ, снижая водородный показатель.
С начала индустриализации средний уровень pH на поверхности снизился до 8,1.
Поскольку шкала pH логарифмическая (изменение единицы иона водорода на 1 pH означает десятикратное увеличение кислотности), это представляет собой 26 % увеличение кислотности за 250 лет, что в 100 раз быстрее, чем морские жители сталкивались в течение десятков миллионов лет.
Подкисление затронет всю живность, но особенно тех, что строят раковины и скелеты из карбоната кальция(кораллы, устрицы, моллюски, мидии, улитки, фитопланктон, зоопланктон) которые составляют основу продовольственной сети.
Эти морские кальцификаты сталкиваются с двумя потенциальными угрозами, связанными с окислением океана:
- Их раковины и скелеты могут легче растворяться по мере снижения pH и повышения коррозионной активности;
- Когда углекислый газ растворяется в водоёме, химический состав её меняется так, что для поглощения морскими обитателями остается меньше карбонатных ионов - основных строительных элементов раковин и скелетов.
Морские организмы те что, строят раковины или каркасы, обычно делают это с помощью внутреннего химического процесса, который превращает бикарбонат в карбонат с целью образования карбоната кальция.
Точное представление как подкисление замедляет ритм кальцификации или образование оболочек, еще не полностью изучено, однако изучается не мало механизмов.
Главная часть гипотез сосредоточена на дополнительной энергии, которую организм расходует для создания, поддержания карбонатных оболочек и скелетов кальция в условиях агрессивной окружающей атмосферы. Из-за этого дополнительные затраты энергии.
Эта проблема, очевидно, усугубится в результате воздействия дополнительных экологических стрессовых факторов (повышение температуры, уменьшение доступности кислорода, болезни, утрата места обитания).
Эти последствия уже документально подтверждены в массе индивидуумов, в тропических и глубоководных кораллах, которые характеризуются медленными темпами кальцификации в более кислотных условиях.
Воздействие на кораллы вызывает серьезную озабоченность, поскольку они создают массивные карбонатные структуры кальция, называемые рифы, они дают среду обитания для многих животных, включая коммерчески важные виды рыб, моллюсков, которые используют их в качестве питомников.
Коралловые острова жизненно важны для человека как источник пищи и лекарств, защита от штормов и центр внимания экотуризма. Изучения показали, что, помимо кораллов, подкисление снижает способность некоторых кальцинирующих планктона, крошечных плавучих растений и животных в основании пищевой цепи создавать и поддерживать свои ракушки.
Также отмечается рост гибели личинок коммерчески значимых видов рыб и моллюсков.
Чего нам ожидать в будущем?
Закисление происходит со скоростью в 30-100 раз быстрее, чем когда-либо за последние несколько миллионов лет.
Это обусловлено высокими скоростями роста атмосферного CO2, которые являются почти беспрецедентными за всю геологическую историю.
По данным некоторым данным, экономические и демографические сценарии прогнозируют, что к 2050 году уровень атмосферного углекислого газа сможет достичь 500 ppm, а к концу столетия - 800 ppm или более.
Что приведет к немалому повышению температуры атмосферы и океана, но и к дальнейшему окислению океанических вод, что приведет к снижению pH примерно на 0,3-0,4 единиц.
Это на 150 процентов выше показателя доиндустриального периода.
Если исходить из обычного сценария выбросов углекислого газа , то прогнозные модели океанической биохимии предполагают, что через несколько десятилетий поверхностные воды Северного Ледовитого и Южного океанов станут ненасыщенными арагонитами (более растворимой формой карбоната кальция).
Воды станут крайне коррозионными для ракушек и каркасов арагонита, производящего кальцификаты.
Хотя окисление лишь недавно стало научной проблемой, оно быстро вызвало серьезное беспокойство из-за краткосрочного воздействием на подводных особей и долгосрочное здоровье океана.
По оценкам экспертов, в ближайшие несколько тысяч лет 90% антропогенных выбросов СО2 поглотиться океаном.
Это сможет потенциально повлиять на биологические, геохимические процессы, такие как фотосинтез и круговорот питательных веществ.
А они жизненно важны для экосистем, от них зависит человеческое общество и природные системы.
В то же время морские жители столкнутся с тяжёлой проблемой адаптации в окислённых акваториях, потеплению воды и понижению концентрации кислорода в подповерхностных и океанических водах.