كيمياء المحيط للكربون

تدمر أتول ، شمال المحيط الهادئ. الصورة © تيم كالفير

تركيز ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي (CO2) زادت بشكل كبير منذ الثورة الصناعية (من حوالي 280 أجزاء لكل مليون [جزء في المليون] في أوقات ما قبل الصناعة إلى 409 جزء في المليون في 2019) ، ويرجع ذلك في المقام الأول إلى الأنشطة البشرية مثل حرق الوقود الأحفوري والتغيرات في استخدام الأراضي.المرجع يلعب المحيط دورًا مهمًا في الحد من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي2 عن طريق امتصاص حوالي 1 / 4 من CO2 التي تم إصدارها كل عام في الغلاف الجوي. المرجع تساعد هذه العملية على الحد من آثار الاحترار العالمي المرتبط بزيادة الانبعاثات ، ولكنها جاءت بتكلفة: تحمض المحيطات.

كيمياء المحيطات التوضيح

الروابط بين تراكم ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي2 من حرق الوقود الأحفوري وتباطؤ تكلس المرجان بسبب تحمض المحيطات. شركة الغلاف الجوي2 يمتص المحيط وينتج عنه انخفاض في تركيز أيونات الكربونات ، مما يجعل أيونات الكربونات غير متاحة للشعاب المرجانية وغيرها من الكالسيات البحرية. اضغط للتكبير. تم التعديل من Hoegh-Guldberg et al. 2007.

التغييرات في كيمياء المحيطات

عندما CO2 يمتصها المحيط ، تحدث التفاعلات الكيميائية. على وجه الخصوص ، يتم تشكيل حمض الكربونيك وإطلاق أيونات الهيدروجين ، ونتيجة لذلك ينخفض ​​الرقم الهيدروجيني لمياه سطح المحيط (مما يجعلها أكثر حمضية). عندما يتم إطلاق أيونات الهيدروجين في مياه البحر ، تتحد مع أيونات الكربونات لتكوين بيكربونات. هذه العملية يقلل من تركيز أيونات الكربونات. يمثل الحد من أيونات الكربونات المتوفرة مشكلة بالنسبة إلى المتكلسات البحرية (المرجان والقشريات والرخويات) التي تحتاج إلى أيونات الكربونات لبناء قشورها وهياكلها العظمية.

التغييرات في تركيز أيونات الكربونات في مياه البحر يمكن أن تؤثر على حالة التشبع (وبالتالي التوافر البيولوجي) لعدة أنواع من كربونات الكالسيوم (مثل الكالسيت ، الأراغونيتأو الكالسيت المغنيسيوم العالي.) المرجع في أجزاء كثيرة من المحيط ، يتم تفريغ مياه البحر بشكل كبير فيما يتعلق بمعادن كربونات الكالسيوم ، مما يعني أن هناك كربونات الكالسيوم الكافية للكائنات الحية المتكلسة لبناء هياكلها العظمية وأصدافها. ومع ذلك ، فإن استمرار تحمض المحيطات يتسبب في عدم تشبع أجزاء كثيرة من المحيط بهذه الأنواع من كربونات الكالسيوم ، مما يؤثر سلبًا على قدرة بعض الكائنات الحية على إنتاج قذائفها والمحافظة عليها.

انخفض الرقم الهيدروجيني للمحيط السطحي بواسطة وحدات 0.1 الرقم الهيدروجيني منذ بداية الثورة الصناعية. المرجع في حين أن هذا قد لا يبدو مثل الكثير ، فإن مقياس درجة الحموضة هو وغاريتمي، ويمثل هذا التغيير زيادة في 30٪ في الحموضة. مع استمرار المحيطات في امتصاص ثاني أكسيد الكربون2 ، سوف تصبح أكثر حمضية بشكل متزايد. من المتوقع أن يسقط الرقم الهيدروجيني للمحيطات وحدات 0.4 pH إضافية بواسطة 2100 تحت ثاني أكسيد الكربون عالي2 سيناريو الانبعاثات ، المرجع مع مستويات تشبع الكربونات يحتمل أن تقل عن تلك المطلوبة للحفاظ على تراكم الشعاب المرجانية. المرجع ربما لم تحدث مثل هذه التغييرات في كيمياء الكربون في المحيطات المفتوحة منذ أكثر من مليون عام. المرجع

بينما ثاني أكسيد الكربون البشري2 تؤدي الانبعاثات إلى تحمض على النطاقات العالمية ، ويمكن أن تؤثر العمليات التي تحدث على النطاقات المحلية أيضًا على كيمياء المحيطات. على سبيل المثال ، مدخلات المياه العذبة ، والملوثات (مثل الأسمدة الحمضية ، والمواد الكيميائية المنبعثة من محطات معالجة المياه والطاقة) ، وتآكل التربة لديها القدرة على تحمض المياه الساحلية بمعدلات أعلى بكثير من ثاني أكسيد الكربون في الغلاف الجوي.2 وحده. المرجع