Последствия изменения климата уже ощущаются во всем мире. Эти воздействия простираются от плохого качества воздуха до поврежденных мест обитания во всей окружающей среде. Одной из основных причин изменения климата является окисление океана, из-за которого океаны во всем мире становятся более кислыми, чем когда-либо.
Даже если вы слышали об окислении океана, вы можете не знать, что этот процесс на самом деле начинается не в океане. Окисление происходит при попадании в атмосферу избыточного количества углекислого газа. В то время как углекислый газ необходим для естественных процессов, таких как фотосинтез, окисление океана происходит, когда углекислый газ образуется быстрее, чем он может эффективно поглощаться. Этот процесс создает проблемы для океанских экосистем и морской жизни, обитающей в океанах по всему миру.
Хотя процесс подкисления океана может быть трудным для понимания, вы можете легче понять, что это такое, взглянув на уравнение CO2 + H2O -> (H+) + (HCO3-). Когда углекислый газ достигает океанской воды, он образует так называемую угольную кислоту. Затем соединение распадается на ионы водорода и бикарбонат, первый из которых делает океаны более кислыми.
В этой статье рассказывается о закислении океана и о том, как оно напрямую влияет на окружающую среду, а также на жизнь в океанах.
Разбираем уравнение закисления океана
Чтобы лучше понять, что такое закисление океана, важно знать уравнение, лежащее в основе этого процесса. Само уравнение выглядит так: CO2 + H2O -> (H+) + (HCO3-). Закисление океана — это процесс, который возникает в результате поглощения водой слишком большого количества углекислого газа. Углекислый газ — это CO2 в уравнении. Молекулы воды, с которыми реагирует углекислый газ, представляют собой H2O в уравнении.
При протекании этой реакции образуется угольная кислота, имеющая формулу H2CO3. Соединение угольной кислоты далее распадается на бикарбонат и ион водорода, формулы которых HCO3- и H+ соответственно. Накопление ионов водорода в воде приводит к тому, что вода в океане становится более кислой. Однако молекула бикарбоната также вызывает ряд проблем с морской жизнью.
Основная химия окисления океана
Углекислый газ — это химическое вещество, которое естественным образом присутствует в воздухе и необходимо для протекания различных процессов. Например, процесс фотосинтеза, необходимый растениям для роста и сохранения здоровья, осуществляется только при поглощении определенного количества углекислого газа. Однако при сжигании топлива образуется значительное количество углекислого газа, который затем выбрасывается в атмосферу. Этот углекислый газ соединяется с углекислым газом, который образуется при дыхании животных.
В настоящее время в атмосфере содержится больше углекислого газа, чем когда-либо прежде. Большая часть углекислого газа остается в атмосфере и медленно поглощает солнечное тепло. CO2, который в настоящее время находится в атмосфере, создал оболочку вокруг Земли, которая вызывает повышение температуры. В то время как большая часть углекислого газа остается в атмосфере, около 30 процентов его выпадает в океанскую воду, после чего он распадается на более мелкие молекулы CO2, которые в конечном итоге объединяются с другими.
Когда уравнение, упомянутое ранее, выполняется, уровень pH в морской воде начинает падать, что приводит к тому, что вода становится более кислой. Вот некоторые из фактов, касающихся закисления океана, о которых вам следует знать:
- Океаны по своей природе не кислые, и на самом деле их текущее значение pH составляет 8,06, что является слегка щелочным.
- Уровни pH в океанской воде продолжают падать, что делает воду более кислой, хотя показания по-прежнему остаются щелочными.
- Океаны способны поглощать углекислый газ прямо из атмосферы
- Углекислый газ уменьшает количество ионов карбоната в воде, что затрудняет выживание раковинных организмов, таких как кораллы и моллюски.
- Углекислый газ снижает pH при взаимодействии с водой и вызывает образование ионов водорода, что является процессом, который привел к увеличению кислотности на 30-35 процентов с момента индустриализации.
- Изменения значительны и происходят быстрыми темпами.
В сочетании с загрязнением закисление океана может нанести серьезный ущерб, поэтому очистные сооружения необходимы для того, чтобы часть воды в круговороте воды оказывала минимальное воздействие на окружающую среду.
Биологическое воздействие закисления океана
Биологические последствия закисления океана значительны. В то время как морские травы и некоторые водоросли извлекают выгоду из более высоких количеств CO2, почти все другие аспекты океанской экосистемы ухудшаются из-за закисления океана. Например, птероподы — это маленькие морские существа, которых обычно называют морскими бабочками. Когда птероподов помещают в воду с уровнем карбонатов и pH, которые соответствуют прогнозам на 2100 год, оболочка, окружающая птераподов, растворяется всего за 45 дней.
Кораллы — морские организмы, создающие собственные скелеты и раковины из карбоната кальция. Когда количество углекислого газа увеличивается в океанской воде, содержание карбоната кальция уменьшается, что приводит к тому, что кораллы и подобные им организмы испытывают трудности в создании своих скелетов. В то время как большинство негативных последствий закисления океана затрагивает панцирные организмы, этот процесс негативно влияет на всю морскую жизнь. Всем видам требуется время, чтобы приспособиться к новому уровню рН в воде. Однако углекислый газ достигает океанской воды с очень высокой скоростью, что не дает морской жизни достаточно времени, чтобы адаптироваться к изменениям в воде.
Что касается людей, подкисление океана влияет на пищу, которую мы едим, в первую очередь, нарушая способность организмов с панцирем создавать свои раковины. Ущерб, который подкисление наносит коралловым рифам, также проблематичен из-за роли, которую эти рифы играют в медицине, туризме, продовольствии и защите побережья. В настоящее время закисление океана является новой проблемой во всем мире, которая будет продолжать оказывать негативное воздействие на океан, если не будут приняты существенные меры.
Почему кислотность океана имеет значение?
Большинство химических реакций могут значительно измениться даже при небольшом изменении уровня pH. Например, нормальный уровень рН крови находится в пределах 7,35-7,45. Если эти уровни упадут всего на 0,2-0,3, кто-то может впасть в кому или страдать от припадка. То же самое происходит, когда океанская вода становится все более и более кислой. Как упоминалось ранее, вероятно, самая опасная проблема более низких уровней pH заключается в том, что некоторые морские существа не могут строить свои скелеты.
Организмы с панцирем требуют ионов карбоната для завершения этих процессов, но не могут извлечь эти ионы из бикарбоната, который образуется в результате подкисления океана. Вы должны заботиться о кислотности океана, потому что она негативно влияет на всю экосистему океана. Чтобы эта экосистема оставалась здоровой в долгосрочной перспективе, необходимо уменьшить закисление океана и существенно уменьшить загрязнение. В противном случае морская жизнь продолжит страдать, что скажется на всем.
Будущее наших океанов
Чтобы поддерживать закисление океана и, в конечном итоге, повысить уровень pH, важно стабилизировать количество углекислого газа в атмосфере. Как только углекислый газ достигнет оптимального уровня, pH в океанской воде вернется к своим нормальным значениям. В прошлом океаны могли приспосабливаться к постепенным изменениям уровня pH. Однако в настоящее время уровни падают слишком быстро, поэтому необходимо принять дополнительные меры для защиты будущего океанов.
Два основных шага, которые мы можем предпринять, включают:
- Сокращение выбросов углерода
- Геоинженерия
Еще в 2013 году выбросы углерода в атмосферу достигли 400 ppm, что намного выше безопасного уровня в 350 ppm. Если бы океаны не поглощали значительное количество углекислого газа, по оценкам, уровень CO2 в атмосфере достиг бы 475 ppm.
Вероятно, самый простой способ сократить выбросы углерода — это найти дополнительные поглотители углерода и сжигать меньшее количество ископаемого топлива. Углеродные поглотители могут быть получены путем повторного выращивания болот и мангровых зарослей. Даже если эти меры будут приняты немедленно, для полной стабилизации углекислого газа потребуются сотни тысяч лет.
Что касается геоинженерии, то этот процесс предполагает собственно разработку технологий, позволяющих уменьшить содержание углекислого газа в атмосфере. Чтобы геоинженерия была жизнеспособной, планетарными системами необходимо управлять. Например, один из методов геоинженерии включает отражение солнечного света обратно в космос прямо из атмосферы. Это только уменьшит количество углекислого газа, достигающего атмосферы, без уменьшения количества, которое уже находится в атмосфере. Другая форма геоинженерии включает в себя выращивание большего количества организмов, которым для выживания требуется углекислый газ, включая фитопланктон. Этот конкретный метод сможет избавиться от некоторого количества избыточного углекислого газа, который в настоящее время находится в атмосфере.
Что ты можешь сделать?
Закисление океана влияет как на морскую жизнь, так и на жизнь человека. Если вы заинтересованы в том, чтобы внести свой вклад в защиту окружающей среды и уменьшить количество выбросов углерода в атмосферу, вы можете делать множество вещей каждый день, чтобы уменьшить последствия. Во-первых, убедитесь, что вы максимально сокращаете потребление энергии, используя общественный транспорт, выключая свет, когда вы им не пользуетесь, и перерабатывая отходы. Вы также можете поддерживать чистую энергию, когда это возможно, включая установку солнечных батарей на крыше.
Ваша главная цель должна состоять в том, чтобы уменьшить свой углеродный след.. Подумайте о том, чтобы взять то, что вы узнали из этой статьи, и рассказать об этом своим друзьям и семье. Если они узнают о подкислении океана и его неблагоприятных последствиях для всех, они также могут захотеть внести свой вклад в сокращение выбросов углерода.
