В том, что мы, люди, выбрасываем в воздух больше углекислого газа, нет ничего нового. Теперь также известно, что почти половина этого углекислого газа поглощается океаном. Но что именно вызывает этот углекислый газ в океане, в настоящее время во многих местах можно только догадываться. Однако одно можно сказать наверняка: он подкисляет океан, снижая pH, который является мерой кислотности раствора.
В любом случае поражаются все организмы, строящие известковый скелет. Список их довольно длинный, начиная с мидий и улиток, кораллов, одноклеточных и крупных водорослей, морских ежей, морских звезд, крабов и рыб. Если бы они были повреждены навсегда, это оказало бы огромное влияние на морскую пищевую цепь, рыболовство, защиту побережья и климат.
Химически происходит следующее: Если углекислый газ (CO2) растворяется в воде, он вступает с ней в реакцию и образует угольную кислоту (CO2 + H2O дает H2CO3). Он распадается на разные ионы, сначала на бикарбонат (HCO3-), а затем на карбонат (CO32-), при этом высвобождается один или два иона водорода (H+). Эти ионы определяют величину рН, чем выше их концентрация, тем ниже рН, тем кислее раствор. Если концентрация CO2 в воде увеличивается по мере того, как больше углекислого газа поглощается из атмосферы, образуется больше бикарбоната и, следовательно, больше ионов H+.
Карбонатный исходный материал для известняковых скелетов
Для этого часть карбоната вступает в реакцию с ионами H+ и снова превращается в бикарбонат. Таким образом, поглощение СО2 в конечном итоге снижает концентрацию карбонатов, поскольку равновесие смещается в сторону бикарбонатов. Но карбонат является исходным материалом для известковых скелетов и панцирей животных и водорослей. Если его концентрация падает, им становится труднее отделить известь. Известковый налет, который уже образовался, также подвергается риску, поскольку он просто снова растворяется при снижении pH.
Из-за увеличения концентрации CO2 в море область, в которой накипь устойчива в воде, становится все меньше и меньше. Даже сегодня известь нестабильна ниже определенной глубины, так называемой глубины компенсации кальцита. Эта глубина зависит от различных параметров. В Северной Атлантике она составляет от 3500 до 5000 метров, в Тихом океане и в высоких широтах она составляет, например, Частично, правда, всего несколько сотен метров в глубину.
Ниже этой глубины известковый налет растворяется из-за низкой температуры и более высокого давления. Потому что чем глубже и холоднее, тем ниже значение pH. Поэтому такие исследователи, как профессор Ульф Рибезель из Института морских наук им. Лейбница, IFM-GEOMAR, в Киле, занимающиеся явлением подкисления, опасаются, что первыми жертвами станут холодноводные кораллы. Потому что они обитают в морских глубинах и в высоких широтах у поверхности. Они также состоят из арагонита, более растворимого из двух известковых минералов, образованных организмами.
Значение pH падает
Большая проблема заключается не обязательно в том факте, что значение pH меняется, а - как и в случае с изменением климата в целом - в скорости, с которой это происходит. Потому что за последние 200 лет значение рН в поверхностных водах океанов уменьшилось на 0,1. Хотя это звучит не так уж и много, это эквивалентно 30%-ному изменению концентрации ионов водорода, поскольку шкала pH является логарифмической. К 2100 году, согласно Рибеселлу и другим исследователям, pH может упасть в общей сложности на 0,5 единицы до среднего значения 7,7. Скорость изменений примерно в 100 раз выше, чем за последние несколько сотен тысяч лет. Значение pH морской воды менялось несколько раз в течение геологических периодов.
Однако изменения с течением времени были настолько малы, что известковые морские отложения смогли раствориться и образовать дополнительный карбонат. Однако это невозможно при сегодняшней скорости. В любом случае, моря на полюсах, по всей вероятности, были бы недонасыщены по отношению к арагониту при значении рН, предсказанном для 2100 г., так что, вероятно, там уже не могло бы жить никаких живых существ, образующих эти известняковые минералы.