Углекислый газ является одним из распространенных газов, присутствующих в атмосфере. В норме углеродный цикл Земли поддерживает естественный баланс углерода в атмосфере, на суше и в океане, обеспечивая "дыхание планеты". Однако деятельность человека, связанная с выбросом 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 вспомнить углеродный цикл. Об этом я писал здесь1.
Парниковый эффект позволяет существовать жизни на Земле, задерживая тепло в атмосфере и согревая планету. Я показал, как это работает, здесь1. Однако, несмотря на всю важность этого вопроса, увеличение содержания углекислого газа превратило его в проблему.
Однако 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 позволяет отсрочить масштабы изменения климата. Однако за это преимущество приходится платить.
Углекислый газ и химия океана
Растворяясь в морской воде, CO2 реагирует с водой (H2O) с образованием угольной кислоты: H2CO3: CO2 + H2O ↔ H2CO3. Углекислота быстро растворяется с образованием ионов H+ (кислота) и бикарбоната HCO3- (основание). Морская вода в природе насыщена другим основанием - карбонат-ионом (CO3-2), который действует как антацид, нейтрализуя H+, образуя еще больше бикарбоната. Чистая реакция выглядит следующим образом: CO2 + H2O + CO3-2→ 2HCO3-
Поглощение углекислого газа коренным образом изменяет химический состав океана, вызывая реакции, в результате которых морская вода становится более кислой - это явление называется подкислением океана. Фактически океан стал почти на 30% более кислым, чем в начале индустриальной эпохи. Это изменение более значительное и быстрое, чем то, которое наблюдается в ископаемом состоянии, по крайней мере, за 800 тыс. лет до появления позвоночных и растений в ископаемом состоянии.
Как повлияет подкисление океана на морских обитателей, таких как рыба, кораллы и моллюски?
При увеличении концентрации водородных ионов вода становится более кислой. Кроме того, уменьшается количество карбонат-ионов.
Часть дополнительных ионов водорода вступает в реакцию с карбонат-ионами, образуя бикарбонат. По мере уменьшения количества карбоната 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 вступают в реакцию с твердым карбонатом кальция и превращают его в растворимый бикарбонат и ионы кальция.
Среди смеси мельчайших растений и животных, составляющих планктон, живет крошечная морская улитка, называемая птероподом. Несмотря на свои небольшие размеры, птероподы являются важным источником пищи для многих видов, включая рыб, тюленей и китов. Однако птероподы имеют хрупкие раковины из карбоната кальция, которые уязвимы для подкисления океана. В ходе серии экспериментов раковины птеропод помещали в морскую воду с pH (кислотностью), прогнозируемой для Южного океана к 2100 году. Через 48 часов раковины птеропод начали растворяться.
Визуализация результатов исследования
Визуальные ресурсы, такие как инфографика и видео, являются мощным средством распространения информации о науке. Я создал все эти инфографики с помощью Mind the graph - онлайн-платформы, позволяющей ученым создавать привлекательные материалы.
Подпишитесь на нашу рассылку
Эксклюзивный высококачественный контент об эффективных визуальных
коммуникация в науке.
Russian 
English 
Chinese 
Japanese 
German 
Spanish 
Portuguese 
Dutch 
French 
Italian