Ocean Carbon Chemistry

Palmyra-atol, Noordelijke Stille Oceaan. Foto © Tim Calver

De concentratie van atmosferisch koolstofdioxide (CO2) is sinds de industriële revolutie dramatisch toegenomen (van ongeveer 280-deeltjes per miljoen [ppm] in pre-industriële tijden tot 409 ppm in 2019), voornamelijk als gevolg van menselijke activiteiten zoals het verbranden van fossiele brandstoffen en veranderingen in landgebruik.ref De oceaan speelt een belangrijke rol bij het verminderen van atmosferische CO2 door ongeveer 1 / 4 van CO te absorberen2 die elk jaar in de atmosfeer is vrijgegeven. ref Dit proces helpt de gevolgen van de opwarming van de aarde in verband met de toename van de uitstoot te verminderen, maar er zijn kosten aan verbonden: oceaanverzuring.

oceaan chemie illustratie

Verbanden tussen de opbouw van atmosferisch CO2 van het verbranden van fossiele brandstoffen en het vertragen van koraalverkalking als gevolg van oceaanverzuring. Atmosferische CO2 wordt geabsorbeerd door de oceaan en resulteert in een afname van de carbonaationenconcentratie, waardoor carbonaationen niet beschikbaar zijn voor koralen en andere mariene calcifiers. Klik om te vergroten. Gewijzigd van Hoegh-Guldberg et al. 2007.

Veranderingen in Ocean Chemistry

wanneer CO2 wordt geabsorbeerd door de oceaan, treden chemische reacties op. In het bijzonder wordt koolzuur gevormd en komen waterstofionen vrij, en als gevolg daarvan neemt de pH van het oppervlaktewater van de oceaan af (waardoor ze zuurder worden). Wanneer waterstofionen worden afgegeven in zeewater, combineren ze met carbonaat-ionen om bicarbonaat te vormen. Dit proces verlaagt de carbonaationenconcentratie. De reductie van beschikbare carbonaat-ionen is een probleem voor mariene calcifiers (koralen, kreeftachtigen en weekdieren) die de carbonaationen nodig hebben om hun schillen en skeletten te bouwen.

Veranderingen in de carbonaationenconcentratie in zeewater kunnen de verzadigingstoestand (en dus biologische beschikbaarheid) van verschillende soorten calciumcarbonaat (bijv. calciet, aragoniet, of hoog-magnesiaan calciet.) ref In veel delen van de oceaan is het zeewater oververzadigd ten opzichte van deze calciumcarbonaatmineralen, wat betekent dat er genoeg calciumcarbonaat is voor calcificerende organismen om hun skeletten en schelpen te bouwen. Door aanhoudende verzuring van de oceaan worden echter veel delen van de oceaan onderverzadigd met dit soort calciumcarbonaat, waardoor het vermogen van sommige organismen om hun schelpen te produceren en te onderhouden nadelig wordt beïnvloed.

De pH van de oceaan aan het oppervlak is sinds het begin van de Industriële Revolutie gedaald door 0.1 pH-eenheden. ref Hoewel dit misschien niet veel klinkt, is de pH-schaal dat wel logaritmischeen deze verandering vertegenwoordigt een 30% toename in zuurgraad. Terwijl de oceanen CO blijven opnemen2 , ze zullen steeds zuurder worden. Er wordt verwacht dat de pH van de oceaan een extra 0.4 pH-eenheid laat vallen door 2100 onder een hoge CO2 emissiescenario, ref met niveaus van carbonaatverzadiging die potentieel lager kunnen zijn dan nodig om de aanwas van koraalriffen te ondersteunen. ref Dergelijke veranderingen in de koolstofchemie van de open oceaan zijn waarschijnlijk al meer dan 20 miljoen jaar niet voorgekomen. ref

Terwijl antropogene CO2 emissies leiden tot verzuring op wereldwijde schaal, processen die plaatsvinden op lokale schaal kunnen ook de chemie van de oceaan beïnvloeden. Zo kunnen zoetwaterinputs, verontreinigende stoffen (bijvoorbeeld zure meststoffen, chemicaliën die worden geloosd door waterzuivering en energiecentrales) en bodemerosie de kustwateren aanzienlijk sneller verzuren dan atmosferische CO2 alleen. ref