Подкисляване на океана - изменение на климата

океана

Съдържание

  • 1 Другият проблем с CO2
  • 2 Процесът на подкисляване
  • 3 Последиците
  • 4 доказателствени доказателства
  • 5 литература
  • 6 уеб връзки
  • 7 урока
  • 8 климатични данни по темата
  • 9 Известие за лиценз

1 Другият проблем с CO2

Широко известно е, че въглеродният диоксид (CO2) е основната причина за промените в климата, причинени от човека. СО2, излъчен от хората при изгарянето на изкопаеми горива, е радиационно активен газ в атмосферата и засилва парниковия ефект чрез поглъщане на дълги вълни. Не всички антропогенни въглеродни диоксиди обаче остават в атмосферата, някои се абсорбират от растителността, а други попадат в океана. Допълнителният CO2 е полезен за растенията, тъй като насърчава растежа чрез фотосинтеза. В океана обаче това представлява огромен проблем: океанът се подкислява. И това е вредно за много живи същества в морето, особено за онези, които образуват варовикови черупки. Сега океанската вода е по-кисела, отколкото е била за 20 милиона години. [1]

Вярно е, че в по-ранни времена в историята на Земята е имало силно подкисляване на морската вода поради допълнително въглероден диоксид, например по време на максималния температурен палеоцен/еоцен (съкратен като PETM в професионалните среди) преди около 50 милиона години. [1] По това време обаче подкисляването е много по-бавно, така че океанът има време да смеси допълнителния CO2 в дълбокия океан. Днес това не е възможно. Бързо нарастващото съдържание на CO2 в атмосферата и по този начин в океана означава, че подкисляването се разпространява бързо в повърхностните води на световния океан. Дори в края на последната ледникова епоха съдържанието на CO2 в атмосферата и по този начин на океана рязко се повиши. В сравнение с това време обаче повърхностните води на океаните понастоящем абсорбират допълнително въглеродния диоксид от атмосферата 100 пъти по-бързо. [2]

2 Процесът на подкисляване

Атмосферата обменя CO2 с океана чрез разликата в парциалното налягане на CO2 между океана и атмосферата. Ако налягането на CO2 в атмосферата е по-високо от това на океана, въглеродният диоксид се разтваря в повърхностните води на океана. Парциалното налягане на CO2 в океана силно зависи от температурата, т.е. тя се покачва и спада с температура. Следователно по-хладен океан абсорбира повече CO2 от атмосферата, отколкото по-топъл океан.

В атмосферата въглеродният диоксид е химически неактивен, т.е. той не образува съединения с други газове. СО2 обаче се държи съвсем различно в морската вода. Почти целият разтворен в него СО2 образува съединения с други вещества. [3] Когато CO2 се разтваря в морската вода, той реагира с вода и образува въглеродна киселина (H2CO3):

Въглеродната киселина от своя страна се разделя на H + йони и водородни карбонатни йони (HCO3-):

Друг ефект е, че увеличаването на H + йони води до това, че някои от карбонатните йони (CO3 2-) във водата се комбинират с H + йони, за да образуват водородни карбонатни йони (HCO3 -):

Увеличението на Н + "консумира" карбонат. Така нетният ефект от разтварянето на CO2 в морската вода е повишаване на концентрацията на въглеродна киселина, водородни йони и водородни карбонатни йони, докато този на карбонатните йони намалява. Въпреки това, карбонатните йони са необходими за образуването на калциев карбонат (CaCO3), градивният блок от варови скелети и черупки, напр. от корали, миди, охлюви и морски таралежи.

Подкисляването на океана се основава на концентрацията на H + в мол на литър и се определя от стойността на рН. Стойността на рН има отрицателна логаритмична връзка с концентрацията на Н +. Когато Н + се увеличи 10 пъти (например от 0,01 до 0,1), рН намалява с 1 единица (в този случай от 2 до 1). В чиста вода, която не е нито киселинна, нито основна, но неутрална, стойността на рН е 7. В океана стойността на рН е малко основна и е била 8,2 преди индустриалната, днес е 8,1. [3] Това намаляване на рН с 0,1 съответства на увеличение на концентрацията на Н + с 26%. [4]

3 Последиците

Решаващ фактор за подкисляването на океана е насищането на океанската вода с карбонатни йони (CO3 2-). Повърхностните води на океаните обикновено са пренаситени с карбонатни йони, т.е. дава възможност за образуване на варовити черупки и скелети. В по-дълбоките слоеве, от 1 до 2 км и по-дълбоко, естествено има недосищане, поради което варът се разтваря тук. Границата между тях е така нареченият хоризонт на насищане или лизоклин, под който започва разтварянето на вар, докато горе се образува вар.

Калциевият карбонат (CaCO3) в ракообразните се състои главно от два вида, калцит и арагонит. Калцитът, който се намира в черупките на мидите, някои корали, морски таралежи, морски звезди и миди, се разтваря по-трудно от арагонита, който повечето корали използват за изграждането на калциевия си карбонат. Следователно хоризонтът на насищане за образуване на калцит е на по-голяма дълбочина от този на арагонита. Подкисляването на океана кара хоризонта на насищане и на двата вида варовик да се движи нагоре. Смята се, че хоризонтът на насищане на калцит и арагонит се е увеличил с 50-200 m от 19-ти век. В резултат на това все повече и повече калциращи организми попадат в ненаситени слоеве, където варовити черупки са застрашени от разтваряне. Особено застрашени са варовити черупки в Арктическия и Южния океан. Това е мястото, където хоризонтът на насищане вероятно ще достигне повърхността до края на този век. Но също така в Северния Атлантик той ще се издигне от под 2000 м до 100 м дотогава. [2] [5]

Зад намаляването на стойността на рН от началото на индустриализацията стои емисия от 555 GtC в атмосферата чрез човешки дейности. Океанът е абсорбирал около 155 GtC от този въглерод. За края на 21 век се очаква по-нататъшно понижаване на стойността на рН с 0,2 до 0,4. [6] Най-голямото намаление се очаква в Арктика, където стойността на рН може да спадне с до 0,5 според сценария RCP8.5. Причината е високото усвояване на CO2 от студената вода на Северния ледовит океан.

4 доказателствени доказателства

  1. ↑ 1,01,1 Kerr, R.A. (2010): Окисляване на океана. Безпрецедентно, обезпокоително, Science 328, 1500-1501
  2. ↑ 2,02,1 Референтна потребителска група за подкисляване на океана (2010). Подкисляване на океана: отговори на въпроси. Laffoley, D. d’A., И J.M. Бакстър (изд.). Европейски проект за подкисляване на океана (EPOCA). Немски превод
  3. ↑ 3,03,1 Кралското общество (2005): [http: www.royalsoc.ac.uk Подкисляване на океана поради увеличаване на атмосферния въглероден диоксид]
  4. ↑ IPCC (2013): Изменение на климата 2013, Работна група I: Науката за изменението на климата, 3.8.2
  5. ^ Секретариат на Конвенцията за биологичното разнообразие (2014 г.): Актуализиран синтез на въздействието на подкисляването на океаните върху морското биологично разнообразие (Редактори: S. Hennige, J.M. Roberts & P. ​​Williamson). Монреал, Техническа серия No. 75
  6. ↑ IPCC (2013): Изменение на климата 2013, Работна група I: Науката за изменението на климата, ЧЗВ 3.3

5 литература

  • Научно-консултативен съвет на федералното правителство по глобалните промени (2006): Бъдещето на моретата - твърде топло, твърде високо, твърде кисело. Специален доклад, Берлин (PDF, 3,5 MB)
  • Kai Schulz & Ulf Riebesell (2012): Подкисляване на морската вода от антропогенен CO2, в: J. Lozan (ed.): Предупредителен сигнален климат: Моретата - промени и рискове
  • Kai Schulz & Ulf Riebesell (2012): Ефекти от подкисляването на океана върху морските жизнени процеси, в: J. Lozan (ed.): Предупредителен сигнален климат: Моретата - промени и рискове

6 уеб връзки

  • Общи въведения за подкисляването на океана от Института Алфред Вегенер, включително с факти за подкисляването на океана
  • Подкисляване на океана Изложба по темата с обширен визуален материал
  • Тим Шрьодер (2013): Въздухът дава на океана кисела статия от научното списание "Max Planck FORSCHUNG"
  • Преглед на Световния океан: Последиците от подкисляването на океана

7 урока

  • Другият проблем с CO2. Брошура за подкисляване на океана с експерименти за подкисляване на океана чрез BIOACID
  • Грегор фон Борстел: Разтваряне на вар в скали и образуване на вар в питейна вода За да се изследва влиянието на концентрацията на въглероден диоксид върху баланса калциев карбонат/калциев хидроген карбонат, обучаемите самостоятелно разработват и провеждат експеримент (клас 11).

8 климатични данни по темата

Оценете сами данните за климата по темата? Тук можете да отидете глобални данни създайте свои собствени карти по темата:


Данни за усвояването на въглероден диоксид в океана: Поглъщане на CO2 от океана

Данни за промяна в рН на океана: рН на океана

9 Известие за лиценз

Тази статия се основава на статията Ocean Acidification от безплатната енциклопедия Wikipedia и е лицензирана под лиценза „Creative Commons Attribution/Share Alike“. Списък с авторите е достъпен в Уикипедия.