เคมีคาร์บอนของมหาสมุทร

Palmyra Atoll, แปซิฟิกเหนือ ภาพถ่าย© Tim Calver

ความเข้มข้นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในบรรยากาศ (CO2) เพิ่มขึ้นอย่างมากตั้งแต่การปฏิวัติอุตสาหกรรม (จากประมาณ 280 ส่วนต่อล้าน [ppm] ในยุคอุตสาหกรรมก่อนถึง 409 ppm ใน 2019) ส่วนใหญ่เกิดจากกิจกรรมของมนุษย์เช่นการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิลและการเปลี่ยนแปลงการใช้ที่ดินอ้าง มหาสมุทรมีบทบาทสำคัญในการลดความดันบรรยากาศ2 โดยดูดซับประมาณ 1 / 4 ของ CO2 ที่ได้รับการเผยแพร่ในแต่ละปีสู่ชั้นบรรยากาศ อ้าง กระบวนการนี้ช่วยลดผลกระทบของภาวะโลกร้อนที่เกี่ยวข้องกับการปล่อยมลพิษที่เพิ่มขึ้น แต่มันมีค่าใช้จ่าย: การทำให้เป็นกรดในมหาสมุทร

ภาพประกอบ

การเชื่อมโยงระหว่างการสะสมของบรรยากาศ CO2 จากการเผาเชื้อเพลิงฟอสซิลและการชะลอการกลายเป็นปะการังเนื่องจากการเป็นกรดของมหาสมุทร บริษัท บรรยากาศ2 ถูกดูดซับโดยมหาสมุทรและทำให้ความเข้มข้นของคาร์บอเนตไอออนลดลงทำให้ไอออนของคาร์บอเนตไม่สามารถใช้ได้กับปะการังและแคลเซี่ยมทางทะเลอื่น ๆ คลิกเพื่อดูภาพขยาย ดัดแปลงจาก Hoegh-Guldberg และคณะ 2007

การเปลี่ยนแปลงทางเคมีของมหาสมุทร

เมื่อ CO2 ถูกดูดซึมโดยมหาสมุทรปฏิกิริยาทางเคมีเกิดขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งกรดคาร์บอนิกจะเกิดขึ้นและไอออนของไฮโดรเจนจะถูกปล่อยออกมาและทำให้ค่า pH ของน้ำผิวมหาสมุทรลดลง (ทำให้เป็นกรดมากขึ้น) เมื่อไฮโดรเจนไอออนถูกปล่อยออกมาในน้ำทะเลพวกมันจะรวมตัวกับคาร์บอเนตไอออนเพื่อก่อตัวเป็นไบคาร์บอเนต กระบวนการนี้ช่วยลดความเข้มข้นของคาร์บอเนตไอออน การลดลงของคาร์บอเนตไอออนที่มีอยู่เป็นปัญหาสำหรับเครื่องคิดเลขทางทะเล (ปะการังครัสเตเชียนและหอย) ซึ่งต้องการไอออนของคาร์บอเนตในการสร้างเปลือกและโครงกระดูก

การเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของคาร์บอเนตไอออนในน้ำทะเลอาจส่งผลต่อ สถานะความอิ่มตัว (และความพร้อมทางชีวภาพ) ของแคลเซียมคาร์บอเนตหลายชนิด (เช่นแคลเซียมคาร์บอเนต aragoniteหรือแคลเซียมคาร์บอเนตกำลังสูง) อ้าง ในหลาย ๆ ส่วนของมหาสมุทรน้ำทะเลนั้นมีความอิ่มตัวสูงเมื่อเทียบกับแร่ธาตุแคลเซียมคาร์บอเนตเหล่านี้หมายความว่ามีแคลเซียมคาร์บอเนตเพียงพอสำหรับสิ่งมีชีวิตกลายเป็นปูนในการสร้างโครงกระดูกและเปลือกหอยของพวกเขา อย่างไรก็ตามการทำให้เป็นกรดในมหาสมุทรอย่างต่อเนื่องทำให้หลายส่วนของมหาสมุทรไม่อิ่มตัวด้วยแคลเซียมคาร์บอเนตเหล่านี้ซึ่งส่งผลเสียต่อความสามารถของสิ่งมีชีวิตบางชนิดในการผลิตและบำรุงรักษาเปลือกหอย

ค่าความเป็นกรด - ด่างของพื้นผิวมหาสมุทรลดลงโดยหน่วยวัดค่า 0.1 ตั้งแต่เริ่มการปฏิวัติอุตสาหกรรม อ้าง แม้ว่าสิ่งนี้อาจไม่ฟังดูเยอะนัก แต่ระดับ pH ก็เป็นเช่นนั้น เกี่ยวกับลอการิทึมและการเปลี่ยนแปลงนี้แสดงถึงการเพิ่มขึ้นของความเป็นกรด 30% ในขณะที่มหาสมุทรยังคงดูดซับ CO อยู่2 พวกมันจะกลายเป็นกรดมากขึ้นเรื่อย ๆ Ocean pH คาดว่าจะลดหน่วย 0.4 pH เพิ่มเติมโดย 2100 ภายใต้ CO ที่สูง2 สถานการณ์การปล่อย อ้าง กับระดับความอิ่มตัวคาร์บอเนตอาจลดลงต่ำกว่าที่จำเป็นในการรักษาแนวปะการังเพิ่มขึ้น อ้าง การเปลี่ยนแปลงทางเคมีของคาร์บอนในมหาสมุทรเปิดอาจไม่เกิดขึ้นนานกว่า 20 ล้านปี อ้าง

ในขณะที่ บริษัท มนุษย์2 การปล่อยกำลังขับกรดในระดับโลกกระบวนการที่เกิดขึ้นในระดับท้องถิ่นอาจส่งผลกระทบต่อเคมีทะเล ตัวอย่างเช่นการป้อนน้ำจืดมลพิษ (เช่นปุ๋ยที่เป็นกรดสารเคมีที่ปล่อยออกจากการบำบัดน้ำและโรงไฟฟ้า) และการพังทลายของดินมีศักยภาพที่จะทำให้เป็นกรดน้ำทะเลชายฝั่งในอัตราที่สูงกว่าอย่างมีนัยสำคัญในบรรยากาศ CO2 คนเดียว อ้าง