海洋碳化學

北太平洋巴爾米拉環礁。 照片©Tim Calver

大氣二氧化碳濃度(CO2)自工業革命以來(從工業革命時期的280百萬分之幾[ppm]左右)到現在 409 PPM 在2019中),主要是由於人類活動,如化石燃料的燃燒和土地使用的變化。文獻 海洋在減少大氣CO方面起著重要作用2 通過吸收CO的1 / 42 每年都被釋放到大氣中。 文獻 這一過程有助於減少與增加排放相關的全球變暖的影響,但這需要付出代價:海洋酸化。

海洋化學插圖

大氣CO的積累之間的聯繫2 燃燒化石燃料和海洋酸化導致的珊瑚鈣化減緩。 大氣CO2 被海洋吸收並導致碳酸根離子濃度降低,使珊瑚和其他海洋鈣化物無法獲得碳酸根離子。 點擊放大。 修改自Hoegh-Guldberg等人。 2007。

海洋化學的變化

當CO2 被海洋吸收,發生化學反應。 特別是,形成碳酸並釋放氫離子,結果海洋表面水的pH降低(使它們更酸)。 當氫離子在海水中釋放時,它們與碳酸根離子結合形成碳酸氫根。 該過程降低了碳酸根離子濃度。 對於需要碳酸根離子構建殼和骨架的海洋鈣化物(珊瑚,甲殼類和軟體動物)來說,有效碳酸根離子的減少是一個問題。

海水中碳酸根離子濃度的變化會影響海水 飽和狀態 (以及因此生物可用性)幾種類型的碳酸鈣(例如,方解石, 文石或高鎂質的方解石。) 文獻 在海洋的許多地方,海水相對於這些碳酸鈣礦物質是過飽和的,這意味著有足夠的碳酸鈣來鈣化生物來建造它們的骨骼和貝殼。 然而,持續的海洋酸化導致海洋的許多部分變得與這些類型的碳酸鈣不飽和,從而不利地影響一些生物生產和維持其殼的能力。

自工業革命開始以來,表面海洋的pH值已經下降了0.1 pH單位。 文獻 雖然這可能聽起來不是很多,但pH值是 對數的,這種變化代表酸度增加30%。 隨著海洋繼續吸收CO2 ,它們會變得越來越酸。 預計海洋pH值會在高CO下由0.4降低額外的2100 pH單位2 排放情景, 文獻 碳酸鹽飽和度可能低於維持珊瑚礁增加所需的水平。 文獻 開放海洋碳化學的這種變化可能已超過20百萬年。 文獻

而人為的CO2 排放在全球範圍內推動酸化,在局部尺度發生的過程也會影響海洋化學。 例如,淡水投入,污染物(例如,酸性肥料,從水處理和發電廠排放的化學品)和土壤侵蝕有可能以比大氣CO高得多的速率酸化沿海水域。2 單獨。 文獻