L'anidride carbonica è un gas comunemente presente nell'atmosfera. Normalmente, il ciclo del carbonio della Terra mantiene un equilibrio naturale del carbonio nell'atmosfera, nella terra e negli oceani attraverso la "respirazione del pianeta". Tuttavia, le attività umane, come l'emissione di combustibili fossili, stanno rompendo l'equilibrio del ciclo del carbonio causando cambiamenti climatici, come l'aumento dell'effetto serra e l'acidificazione degli oceani.
Quindi, per comprendere le conseguenze dell'acidificazione degli oceani, è necessario innanzitutto ricapitolare il ciclo del carbonio. Ne ho scritto qui1.
L'effetto serra permette la vita sulla Terra, intrappolando il calore nell'atmosfera e riscaldando il pianeta. Ho mostrato come funziona qui1. Tuttavia, nonostante la sua importanza, l'aumento dell'anidride carbonica ha trasformato questo problema in un problema.
Ma non tutta l'anidride carbonica in eccesso rimane nell'atmosfera. Gli scienziati stimano che gli oceani abbiano assorbito un terzo di tutta l'anidride carbonica prodotta dalle attività umane. La rimozione dell'anidride carbonica dall'atmosfera da parte degli oceani contribuisce a ritardare la portata del cambiamento climatico. Tuttavia, questo beneficio ha un costo.
L'anidride carbonica e la chimica degli oceani
Una volta disciolta nell'acqua di mare, la CO2 reagisce con l'acqua (H2O) per formare acido carbonico: H2CO3: CO2 + H2O ↔ H2CO3. L'acido carbonico si dissolve rapidamente formando ioni H+ (un acido) e bicarbonato, HCO3- (una base). L'acqua di mare è naturalmente satura di un'altra base, lo ione carbonato (CO3-2) che agisce come un antiacido per neutralizzare gli H+, formando altro bicarbonato. La reazione netta è la seguente CO2 + H2O + CO3-2→ 2HCO3-
L'assorbimento di anidride carbonica sta cambiando radicalmente la chimica dell'oceano, innescando reazioni che rendono l'acqua marina più acida, un fenomeno chiamato acidificazione degli oceani. In effetti, l'oceano è diventato quasi il 30% più acido rispetto all'inizio dell'era industriale. Si tratta di un cambiamento più ampio e più rapido di quello osservato nella documentazione fossile risalente ad almeno 800.000 anni fa, prima della comparsa di vertebrati e piante nella documentazione fossile.
Che impatto avrà l'acidificazione degli oceani sulla vita marina, come pesci, coralli e crostacei?
Quando la concentrazione di ioni idrogeno aumenta, l'acqua diventa più acida. Inoltre, gli ioni carbonato diventano meno abbondanti.
Alcuni degli ioni idrogeno in più reagiscono con gli ioni carbonato per formare più bicarbonato. Quando il carbonato diventa meno abbondante, questi organismi, come i coralli e le vongole, hanno più difficoltà a costruire e mantenere i loro gusci e scheletri. L'aumento dell'acidità può persino causare la dissoluzione di alcuni gusci e scheletri di carbonato. Gli ioni idrogeno reagiscono con il carbonato di calcio solido e lo convertono in bicarbonato solubile e ioni calcio.
Tra il miscuglio di minuscole piante e animali che compongono il plancton vive una minuscola lumaca di mare chiamata pteropode. Nonostante le loro piccole dimensioni, gli pteropodi sono un'importante fonte di cibo per molte specie, tra cui pesci, foche e balene. Ma gli pteropodi hanno gusci delicati di carbonato di calcio che sono vulnerabili all'acidificazione degli oceani. In una serie di esperimenti, i gusci degli pteropodi sono stati messi in acqua di mare con il pH (acidità) previsto per l'Oceano meridionale entro il 2100. Nel giro di 48 ore, i gusci degli pteropodi hanno iniziato a dissolversi.
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