Закислення океану - зміна клімату

клімату

Зміст

  • 1 Інша проблема CO2
  • 2 Процес підкислення
  • 3 Наслідки
  • 4 докази
  • 5 література
  • 6 веб-посилань
  • 7 уроків
  • 8 кліматичних даних по темі
  • 9 Повідомлення про ліцензію

1 Інша проблема CO2

Широко відомо, що вуглекислий газ (CO2) є основною причиною кліматичних змін, спричинених людиною. СО2, що виділяється людиною при спалюванні викопного палива, є радіаційно-активним газом в атмосфері і посилює парниковий ефект за рахунок поглинання довгохвильового випромінювання. Однак не весь антропогенний діоксид вуглецю залишається в атмосфері, частина поглинається рослинністю, а частина потрапляє в океан. Додатковий СО2 корисний для рослин, оскільки сприяє зростанню завдяки фотосинтезу. Однак в океані це створює величезну проблему: океан закисає. І це шкідливо для численних живих істот у морі, особливо тих, що утворюють вапнякові черепашки. Океанська вода зараз кисліша, ніж була за 20 мільйонів років. [1]

Це правда, що в попередні часи в історії Землі спостерігалося сильне підкислення морської води за рахунок додаткового вуглекислого газу, наприклад, під час максимуму температури палеоцену/еоцену (у професійних колах скорочений як PETM) близько 50 мільйонів років тому. [1] Однак у той час підкислення було набагато повільнішим, так що океан встиг змішати додатковий СО2 у глибокий океан. Сьогодні це неможливо. Швидко зростаючий вміст СО2 в атмосфері і, отже, в океані означає, що закислення швидко поширюється в поверхневих водах Світового океану. Навіть наприкінці останнього льодовикового періоду вміст СО2 в атмосфері і, отже, в океані різко зріс. Однак порівняно з тим часом поверхневі води Світового океану в даний час поглинають додатковий діоксид вуглецю з атмосфери в 100 разів швидше. [2]

2 Процес підкислення

Атмосфера обмінюється СО2 з океаном через різницю парціального тиску СО2 між океаном та атмосферою. Якщо тиск СО2 в атмосфері вище, ніж в океані, вуглекислий газ розчиняється в поверхневій воді океану. Парціальний тиск СО2 в океані сильно залежить від температури, тобто він зростає і падає із температурою. Отже, більш прохолодний океан поглинає з атмосфери більше СО2, ніж теплий океан.

В атмосфері вуглекислий газ хімічно неактивний, тобто не утворює сполук з іншими газами. Однак CO2 поводиться в морській воді зовсім інакше. Майже весь розчинений у ньому СО2 утворює сполуки з іншими речовинами. [3] Коли CO2 розчиняється в морській воді, він реагує з водою і утворює вугільну кислоту (H2CO3):

Вугільна кислота, в свою чергу, розпадається на іони Н + та гідрокарбонатні іони (HCO3-):

Інший ефект полягає в тому, що збільшення іонів H + призводить до того, що частина іонів карбонату (CO3 2-) у воді поєднується з іонами H +, утворюючи карбонатні іони гідрогену (HCO3 -):

Збільшення Н + "споживає" карбонат. Отже, чистий ефект розчинення СО2 у морській воді полягає у збільшенні концентрації вуглекислоти, іонів водню та іонів карбонату гідрогену, тоді як карбонат-іонів зменшується. Однак карбонатні іони необхідні для утворення карбонату кальцію (CaCO3), будівельного матеріалу вапнякових скелетів та черепашок, наприклад коралів, мідій, равликів та морських їжаків.

Підкислення океану базується на концентрації Н + в молях на літр і визначається значенням рН. Значення рН має негативне логарифмічне відношення до концентрації Н +. Коли H + зростає в 10 разів (наприклад, від 0,01 до 0,1), рН зменшується на 1 одиницю (у цьому випадку від 2 до 1). У чистій воді, яка не є ні кислотною, ні основною, але нейтральною, значення рН дорівнює 7. В океані значення рН є трохи основним і до промислового становило 8,2, сьогодні воно становить 8,1. [3] Це зниження рН на 0,1 відповідає збільшенню концентрації Н + на 26%. [4]

3 Наслідки

Вирішальним фактором закислення океану є насичення води океану карбонатними іонами (CO3 2-). Поверхневі води Світового океану, як правило, перенасичені карбонатними іонами, тобто дозволяють утворювати вапняні черепашки та скелети. У глибинних шарах, від 1 до 2 км і глибше, природним чином є ненасиченість, тому вапно тут розчиняється. Межею між ними є так званий горизонт насичення або лізоклін, нижче якого починається розчинення вапна, поки вище утворюється вапно.

Карбонат кальцію (CaCO3) у молюсках складається переважно з двох типів - кальциту та арагоніту. Кальцит, який міститься в черепашках мідій, деяких коралів, морських їжаків, морських зірок і молюсків, важче розчиняється, ніж арагоніт, який більшість коралів використовує для побудови своїх карбонатних компонентів кальцію. Отже, горизонт насичення для утворення кальциту знаходиться на більшій глибині, ніж арагоніт. Закислення океану змушує горизонт насичення обох типів вапняків рухатися вгору. За підрахунками, горизонт насичення кальциту та арагоніту з 19 століття збільшився на 50-200 м. Наслідком цього є те, що все більше і більше кальцинуючих організмів потрапляє в ненасичені шари, де їх вапняні оболонки загрожують розчиненню. Вапнякові черепашки в Північному Льодовитому і Південному океанах особливо зникають. Саме тут горизонт насичення найімовірніше вийде на поверхню до кінця цього століття. Але також у Північній Атлантиці на той час вона підніметься нижче 2000 м до 100 м. [2] [5]

За зниженням значення рН з початку індустріалізації стоїть викид 555 GtC в атмосферу завдяки діяльності людини. Океан поглинув близько 155 GtC цього вуглецю. На кінець 21 століття очікується подальше зниження значення рН на 0,2-0,4. [6] Найбільше зниження очікується в Арктиці, де значення рН може впасти до 0,5 за сценарієм RCP8,5. Причиною є високе засвоєння СО2 холодною водою Північного Льодовитого океану.

4 докази

  1. ↑ 1,01,1 Керр, Р.А. (2010): Підкислення океану. Безпрецедентне, тривожне, Наука 328, 1500-1501
  2. ↑ 2,02,1 Довідкова група користувачів підкислення океану (2010). Підкислення океану: відповіді на запитання. Лаффолі, Д. д’А. Та Дж. Бакстер (ред.). Європейський проект з підкислення океану (EPOCA). Німецький переклад
  3. ↑ 3,03,1 Королівське товариство (2005): [http: www.royalsoc.ac.uk Закислення океану через збільшення атмосферного вуглекислого газу]
  4. ↑ IPCC (2013): Зміна клімату 2013, Робоча група I: Наука про зміну клімату, 3.8.2
  5. ^ Секретаріат Конвенції про біологічне різноманіття (2014 р.): Оновлений синтез наслідків підкислення океану на морське біорізноманіття (Ред.: С. Хенніге, Дж. М. Робертс та П. Вільямсон). Монреаль, Технічна серія No 75
  6. ↑ IPCC (2013): Зміна клімату 2013, Робоча група I: Наука про зміну клімату, FAQ 3.3

5 література

  • Науково-консультативна рада Федерального уряду з питань глобальних змін (2006): Майбутнє морів - занадто тепле, занадто високе, занадто кисле. Спеціальний звіт, Берлін (PDF, 3,5 МБ)
  • Кай Шульц та Ульф Рібеселл (2012): Підкислення морської води антропогенним СО2, у: Дж. Лозан (ред.): Попереджувальний сигнал клімату: Мори - зміни та ризики
  • Kai Schulz & Ulf Riebesell (2012): Вплив закислення океану на морські процеси життя, в: Дж. Лозан (ред.): Попереджувальний сигнал клімату: Мори - зміни та ризики

6 веб-посилань

  • Закислення океану загалом зрозуміле вступ до теми закислення океану Інститутом Альфреда Вегенера, включаючи факти про закислення океану
  • Закислення океану Виставка на тему з великим наочним матеріалом
  • Тім Шредер (2013): Повітря дає океану кислу статтю з наукового журналу "Макс Планк ФОРШУНГ"
  • Світовий огляд океану: наслідки підкислення океану

7 уроків

  • Інша проблема CO2. Брошура з підкислення океану з експериментами з підкислення океану за допомогою BIOACID
  • Грегор фон Борстель: Розчинення вапна в гірських породах та утворення вапна в питній воді Для вивчення впливу концентрації вуглекислого газу на баланс карбонат кальцію/гідрокарбонат кальцію, учні самостійно розробляють та проводять експеримент (11 клас).

8 кліматичних даних по темі

Оцініть кліматичні дані за темою самостійно? Тут можна перейти від глобальні дані створити власні карти на тему:


Дані про поглинання вуглекислого газу в океані: поглинання СО2 океаном

Дані про зміну рН океану: рН океану

9 Повідомлення про ліцензію

Ця стаття заснована на статті Підкислення океану з вільної енциклопедії Вікіпедія та ліцензована під ліцензією “Creative Commons Attribution/Share Alike”. Список авторів доступний у Вікіпедії.