Química del carbono oceánico

Atolón de Palmyra, Pacífico Norte. Foto © Tim Calver

La concentración de dióxido de carbono atmosférico (CO2) ha aumentado dramáticamente desde la Revolución Industrial (de aproximadamente 280 partes por millón [ppm] en tiempos preindustriales a 409 ppm en 2019), principalmente debido a actividades humanas como la quema de combustibles fósiles y cambios en el uso de la tierra.ref. El océano juega un papel importante en la reducción del CO atmosférico.2 absorbiendo alrededor de 1 / 4 de CO2 Que se ha lanzado cada año a la atmósfera. ref. Este proceso ayuda a reducir los impactos del calentamiento global asociados con el aumento de las emisiones, pero ha tenido un costo: la acidificación de los océanos.

ilustración química del océano

Vínculos entre la acumulación de CO atmosférico2 de la quema de combustibles fósiles y la desaceleración de la calcificación del coral debido a la acidificación del océano. CO atmosférico2 es absorbido por el océano y produce una disminución en la concentración de iones de carbonato, haciendo que los iones de carbonato no estén disponibles para los corales y otros calcificadores marinos. Click para agrandar. Modificado de Hoegh-Guldberg et al. 2007.

Cambios en la química oceánica

cuando el CO2 Es absorbido por el océano, se producen reacciones químicas. En particular, se forma ácido carbónico y se liberan iones de hidrógeno, y como resultado, el pH de las aguas de la superficie del océano disminuye (haciéndolos más ácidos). Cuando los iones de hidrógeno se liberan en el agua de mar, se combinan con los iones de carbonato para formar bicarbonato. Este proceso disminuye la concentración de ion carbonato. La reducción de los iones de carbonato disponibles es un problema para los calcificadores marinos (corales, crustáceos y moluscos) que necesitan los iones de carbonato para construir sus conchas y esqueletos.

Los cambios en la concentración de ion carbonato en el agua de mar pueden afectar la estado de saturacion (y por lo tanto, la disponibilidad biológica) de varios tipos de carbonato de calcio (por ejemplo, calcita, aragonito, o calcita alta en magnesio. ref. En muchas partes del océano, el agua de mar está sobresaturada con respecto a estos minerales de carbonato de calcio, lo que significa que hay suficiente carbonato de calcio para que los organismos calcificantes construyan sus esqueletos y conchas. Sin embargo, la continua acidificación del océano está causando que muchas partes del océano se vuelvan poco saturadas con estos tipos de carbonato de calcio, lo que afecta negativamente la capacidad de algunos organismos para producir y mantener sus conchas.

El pH de la superficie del océano ha disminuido en unidades de pH 0.1 desde el comienzo de la Revolución Industrial. ref. Si bien esto puede no parecer mucho, la escala de pH es logarítmico, y este cambio representa un aumento de 30% en acidez. A medida que los océanos continúan absorbiendo CO2 Se volverán cada vez más ácidos. Se prevé que el pH del océano caiga una unidad de pH 0.4 adicional mediante 2100 bajo un alto nivel de CO2 escenario de emisiones, ref. con niveles de saturación de carbonatos que posiblemente caigan por debajo de los requeridos para mantener la acumulación de arrecifes de coral. ref. Dichos cambios en la química del carbono en el océano abierto probablemente no hayan ocurrido durante más de 20 millones de años. ref.

Mientras antropogénico CO2 las emisiones están impulsando la acidificación a escalas globales, los procesos que ocurren a escalas locales también pueden afectar la química oceánica. Por ejemplo, los insumos de agua dulce, los contaminantes (por ejemplo, los fertilizantes ácidos, los productos químicos que se descargan del tratamiento de agua y las centrales eléctricas) y la erosión del suelo tienen el potencial de acidificar las aguas costeras a tasas sustancialmente más altas que el CO2 solo. ref.