Диоксид углерода - это обычный газ, присутствующий в атмосфере. В норме углеродный цикл Земли поддерживает естественный баланс углерода в атмосфере, на суше и в океане благодаря "дыханию планеты". Однако деятельность человека в виде выбросов ископаемого топлива нарушает баланс углеродного цикла, вызывая изменения климата, такие как усиление парникового эффекта и подкисление океана.
Итак, чтобы понять последствия подкисления океана, необходимо сначала восстановить углеродный цикл. Я писал об этом здесь1.
Парниковый эффект обеспечивает жизнь на Земле, задерживая тепло в атмосфере и согревая планету. Я показал, как это работает здесь1. Однако, несмотря на его важность, увеличение количества углекислого газа превратило это в проблему.
Но не весь избыток углекислого газа остается в атмосфере. По оценкам ученых, океаны поглотили треть всего углекислого газа, образовавшегося в результате деятельности человека. Извлечение океаном углекислого газа из атмосферы помогает отсрочить масштабы изменения климата. Однако за это преимущество приходится платить.
Двуокись углерода и химия океана
После растворения в морской воде CO2 вступает в реакцию с водой (H2O), образуя угольную кислоту: H2CO3: CO2 + H2O ↔ H2CO3. Карбоновая кислота быстро растворяется с образованием ионов H+ (кислота) и бикарбоната HCO3- (основание). Морская вода естественно насыщена другим основанием, карбонат-ионом (CO3-2), который действует как антацид, нейтрализуя H+, образуя больше бикарбоната. Чистая реакция выглядит следующим образом: CO2 + H2O + CO3-2→ 2HCO3-
Поглощение углекислого газа в корне меняет химический состав океана, вызывая реакции, которые делают морскую воду более кислой - это явление называется подкислением океана. Фактически, океан стал почти на 30 процентов более кислым, чем в начале индустриальной эпохи. Это более значительное и быстрое изменение, чем то, которое наблюдается в ископаемых останках по крайней мере за 800 000 лет до появления позвоночных и растений в ископаемых останках.
Как подкисление океана повлияет на морских обитателей, таких как рыба, кораллы и моллюски?
По мере увеличения концентрации водородных ионов вода становится более кислой. Кроме того, карбонат-ионы становятся менее обильными.
Некоторые из дополнительных водородных ионов реагируют с карбонат-ионами, образуя больше бикарбоната. Когда карбоната становится меньше, этим организмам, таким как кораллы и моллюски, становится труднее строить и поддерживать свои раковины и скелеты. Повышенная кислотность может даже привести к растворению некоторых карбонатных раковин и скелетов. Ионы водорода реагируют с твердым карбонатом кальция и превращают его в растворимый бикарбонат и ионы кальция.
Среди смеси крошечных растений и животных, составляющих планктон, живет крошечная морская улитка, называемая птероподом. Несмотря на свой маленький размер, птероподы являются важным источником пищи для многих видов, включая рыб, тюленей и китов. Но птероподы имеют хрупкие раковины из карбоната кальция, которые уязвимы к закислению океана. В серии экспериментов раковины птеропод были помещены в морскую воду с уровнем pH (кислотности), прогнозируемым для Южного океана к 2100 году. В течение 48 часов раковины птеропод начали растворяться.
Визуализация ваших исследований
Визуальные ресурсы, такие как инфографика и видео, являются мощным способом донести информацию о науке. Я создал все эти инфографики с помощью Mind the graph - онлайн-платформы, которая позволяет ученым создавать привлекательные материалы.
Подпишитесь на нашу рассылку
Эксклюзивный высококачественный контент об эффективных визуальных
коммуникация в науке.
