Океаны стали самыми кислыми за 14 млн. лет. О закислении океана и чем это грозит

Часто мы слышим о вреде выбросов углекислого газа в атмосферу, его роли в парниковом эффекте и, как следствие, глобальном потеплении. На этом роль углекислого газа не заканчивается.

Газ, попавший в атмосферу, со временем растворяется в океанах, озерах, реках и др. водоёмах, вызывая их постепенное окисление. Такая среда становится губительной для многих морских организмов.

Среда становится кислой, когда количество ионов H+ в среде больше, чем ионов OH. Мера активности ионов водорода H+ в среде, количественно выражающая ее кислотность, определяется его уровнем pH.

За последние 245 лет уровень pH поверхности океана снизился на 0.1. На первый взгляд несущественное изменение уровня рH говорит о значительном увеличении в воде концентрации ионов водорода H+ - на 30%.

 

Карбоновый цикл

Около 35% углекислого газа антропогенного происхождения, выброшенного в атмосферу, поглощается океаном. Как только углегислый газ вступает в реакцию с молекулами воды, образуется угольная кислота H2CO3, высвобождяющая ион водорода H+ и гидрокарбонат HCO3.

Чем больше количество ионов водорода H+, тем кислотность океана выше и соответственно уровень рН ниже. Чем дольше продолжается эмиссия CO2  в атмосферу, тем сильнее закисляется океан.

 

 

Влияние на экосистемы. Декальцификация

 

Изменение химического состава мирового океана напрямую влияет на его обитателей. Последствия для организмов, раковины которых состоят из карбоната кальция CaCO3 с помощью процесса кальцификации. В результате окисления, они теряют способность образовывать свои раковины. Так как эти виды лежат в основах пищевых цепочек, это может сказаться на высших организмах и человеке.

Процесс кальцификации можно охарактеризовать как обратимую реакцию Ca2+ + CO32− ⇌ CaCO3. Растворенные в воде кальций Ca2+ преобразуется моллюсками и другими организмами в твердые структуры раковин, представляющих CaCO3 .

В норме окружающие воды, насыщены ионами CO32−, т.е. находятся выше точки насыщения - точки, в которой раствор вещества далее не может растворять это вещество, и дополнительное количество вещества будет выпадать нерастворимым осадком. И вновь сформированные структуры из CaCO3  не подвергнуты растворению.

Если же концентрация ионов CO32−  ниже точки насыщения, образовавшиеся структуры начинают растворяться. Понижение уровня pH (увеличение H+) ведет к уменьшению концентрации карбонат-ионов в воде.

 

Влияние углекислого газа  на процесс кальцификации

Ионы гидрокарбоната взаимодействует с уже имеющимися в системе ионами водорода: HCO3 + H+ ⇌ CO32− + 2 H+.

В результате реакции ионов водорода образуется в два раза больше, чем ионов карбоната. Свободные ионы водорода начинают вступать в реакцию с уже имеющимися в системе ионами карбоната, уменьшая тем самым концентрацию CO32− в системе.

В норме дисбаланс восстанавливается поступающими с морского дна хранилища CaCO3, но резкий рост сжигаемого топлива и рост антропогенной эмиссии углекислого газа природа не в состоянии перекрыть.

 

Живые организмы и окисление океана

Одноклеточный планктон, кораллы, раковинные одноклеточные, иглокожие, ракообразные и моллюски при нормальных условиях устойчивы в поверхностных водах, так как ион карбоната находится в перенасыщенных концентрациях. Однако по мере того, как падает рН океана, концентрация ионов карбоната, необходимых для насыщения, падает, и когда окрыжающие воды становятся ненасыщенными, структуры, состоящие из карбоната кальция, подвергаются растворению.

Особенно заметны последствия закисления на таких чувствительных индикаторах состояния окружающей среды, как кораллы. С повышением кислотности океана рост экзоскелета может замедлиться в том числе и остановиться полностью. Некоторые организмы могут остановить свой рост и поддерживать только процесс сохранения кальцификации.

 

 

 

Другие возможные последствия

Повышенное поступление углекислого газа может вызывать у живых организмов гиперкапнию  - состояние, вызванное избыточным количеством углекислого газа в крови. Были также замечены снижение метаболизма у кальмаров, снижение иммунного ответа у голубых мидий. Рыба-клоун теряет способность определять запах хищника, а также слышать звуки приближающихся хищников.

Возможно, более кислая среда изменяет акустические свойства морской воды, позволяя звуку распространяться дольше и увеличивая шум океана. Это затрагивает всех животных, которые используют эхолокацию для общения. Малькам атлантических лосесывых в более кислой среде необходимо больше времени для созревания. Частота красных приливов также может стать выше.

 

 

5 октября 2018