Vandenynų rūgštėjimas

Vandenynų rūgštėjimas – pastovus Žemės vandenynų rūgštingumo didėjimas (pH mažėjimas), vykstantis dėl iš atmosferos sugeriamo anglies dioksido. Pagal apskaičiavimus, per laikotarpį nuo 1751 m. iki 1994 m. vandenynų paviršiaus vandens pH pakito nuo apytiksliai 8,179 iki 8,104.

Vandenynų paviršiaus pH pokytis nuo XVIII a. iki XX a. paskutinio dešimtmečio.

Anglies ciklas

Dėl natūralaus anglies biogeocheminio ciklo, anglies dioksido koncentracijos didėjimas atmosferoje parodo anglies kiekio mažėjimą kitose ciklo dalyse (rezervuaruose) – biosferoje, litosferoje, hidrosferoje. Kai kuri žmonių veikla – žemės naudojimo pokyčiai (miškų kirtimas), iškastinio kuro deginimas, cemento gamyba – sudaro papildomą (greta natūralių) CO₂ srautą į atmosferą. Dalis šio papildomo kiekio lieka atmosferoje, dėl ko didėja CO₂ koncentracijos, dalis įsisavinama fotosintezę vykdančių augalų,, ir dalis ištirpsta vandenynuose. Teigiama, kad vandenynų sugeriama dalis sudaro apie ketvirtadalį antropogeninių emisijų

Vandenyje ištirpęs CO₂ reaguoja su vandeniu, taip susidarant kelioms molekulių grupėms: CO₂ molekulės, anglies rūgštis, vandenilio karbonato (bikarbonato) HCO₃^- ir karbonato CO₃^2- jonai. Šių molekulių kiekių santykis vandenyje priklauso nuo jūros vandens temperatūros bei pH/šarmingumo.

Rūgštėjimas

Vidutinis vandenyno paviršiaus pH

Laikotarpis	pH	pH pokytis	Duomenų šaltiniai
Iki pramoninės revoliucijos (XVIII a.)	8,179	0,000	tyrimai
1990–2000	8,104	-0,075	tyrimai
2050 m (2×CO2 = 560 ppm)	7,949	-0,230	prognozė (modelis)
2100 (IS92a)	7,824	-0,355	prognozė (modelis)

Dėl vandenyje tirpstančio anglies dioksido, vandenyne padidėja vandenilio jono H⁺ koncentracijos (mažinamas pH). Palyginimui, dabartinis pH pokytis (tempas ir dydis) kai kurių mokslininkų prilyginamas 300 mln metų pokyčiui. Apskaičiuota, kad nuo pramoninės revoliucijos pradžios vandenynų paviršiaus pH sumažėjo šiek tiek mažiau nei 0,1 (kadangi pH skalė logaritminė, tai atitinka 25 % H⁺ kiekio padidėjimą), bei iki 2100 m. sumažės dar 0,3–0,5 vienetais, kadangi vandenynai sugeria daugiau antropogeninės kilmės CO₂.. Pokyčio dydis priklauso ir nuo žmonijos progreso mažinant CO₂ emisijas, bei ar bus taikomos technologijos pokyčio mažinimui.. Be to, nors vandenynai rūgštėja, jų vandens pH vis tiek aukštesnis nei tyro vandens (pH=7), tad šis kitimas taip pat gali būti apibūdinamas kaip vandenynų šarmingumo mažėjimas.

Nors didžiausi pokyčiai prognozuojami ateityje, mokslininkai jau yra aptikę ant Ramiojo Vandenyno šelfo ties Šiaurės Amerika didelį kiekį vandens su aragonito trūkumu, kas gali pakenkti jūrinėms ekosistemoms, kadangi daug jūros organizmų gyvena arba neršia šelfuose.. Greitesnio nei prognozuota rūgštėjimo požymiai taip pat aptikti ir vidutinių platumų pakrančių regionuose..

Galimos pasekmės

Nors vandenynų CO₂ sugėrimas padeda mažinti antropogeninių CO₂ emisijų įtaką klimato kaitai, manoma, kad vandenynų pH sumažėjimas turės neigiamų pasekmių, ypatingai kalkiniams organizmams. Pastarieji naudoja kalcitą arba aragonitą savo kiautams arba griaučiams. Tarp šių organizmų yra ir autotrofų ir heterotrofų, jiems priklauso koralai, dygiaodžiai, vėžiagyviai, moliuskai ir kt.

Normaliomis sąlygomis, kalcito ir aragonito koncentracijos paviršiaus vandenyje būna pakankamos, nes aplinka persotinta karbonato jonais. Mažėjant vandens pH (didėjant H⁺), mažėja ir karbonato koncentracija, ir tai veda į kalcio karbonato struktūrų irimą. Tyrimai parodė, kad įvairiose jūrinių organizmų grupėse sąveikoje su padidėjusia anglies dioksido koncentracija, kalkėjimas sumažėja ir padidėja irimas. Kaip bebūtų, kai kurių kitų tyrimų rezultatai buvo priešingi, arba skyrėsi priklausomai nuo tiriamų rūšių. Dėl to galimos ekologinės vandenynų rūgštėjimo pasekmės dar nėra aiškios, tačiau tikėtina, kad daugumai kalkinių organizmų tai pakenks. Be poveikio kalkėjimui, CO₂ gali pakenkti dauginimosi ir fiziologinėms funkcijoms (pvz., organizmo skysčių rūgštėjimas, ), bei netiesiogiai mažėjant organizmų maisto atsargoms, tačiau supratimas apie šiuos procesus jūriniuose organizmuose kol kas nėra pilnas.

Neskaitant biologinių pasekmių, manoma, kad tolimesnėje ateityje vandenynų rūgštėjimas sumažins karbonatų nuosėdų susidarymą bei jau egzistuojančias nuosėdas, dėl ko kaip tik padidės vandenynų šarmingumas. .

Monako deklaracija

2008 m. spalio mėn. 150 mokslininkų Monake pasirašė deklaraciją, kuria siekiama atkreipti dėmesį į vandenynų rūgštėjimą, pramintą visuotinio atšilimo „dvyniu“. Autoriai baiminasi, kad dešimtmečių bėgyje vandenynų rūgštėjimas pakenks jūrų organizmams, mitybos grandinėms, bioįvairovei bei žvejybai. Dėl poveikio mitybos grandinėms, vandenynų rūgštėjimas gali smarkiai paveikti komercinę žuvininkystę ir milijonų žmonių mitybą, sukelti koralinių rifų sunykimą, ir kt. Taip pat teigiama, kad kai kurios šiuo metu siūlomos kovos su klimato kaita „geoinžinierinės“ technologijos, kurios mažintų koncentraciją atmosferoje perkeliant CO₂ į vandenynus, neįvertina vandenynų rūgštėjimo aspekto.

Šaltiniai

1. Orr, James C.; Fabry, Victoria J.; Aumont, Olivier; Bopp, Laurent; Doney, Scott C.; Feely, Richard A.; et al. (2005). (PDF). Nature. 437 (7059): 681–686. doi:10.1038/nature04095. ISSN 0028-0836. Suarchyvuotas originalas (PDF) 2008-06-25. Nuoroda tikrinta 2009-02-21. {{}}: Explicit use of et al. in: |author2= ()CS1 priežiūra: multiple names: authors list ()
2. "carbon cycle. " Encyclopædia Britannica. 2009. Encyclopædia Britannica Online. 11 Feb. 2009 <http://www.search.eb.com/eb/article-9020247>.
3. Cramer, W.; et al. (2001). „Global response of terrestrial ecosystem structure and function to CO₂ and climate change: results from six dynamic global vegetation models“. Global Change Biology. 7: 357–373. doi:10.1046/j.1365-2486.2001.00383.x. {{}}: Explicit use of et al. in: |author2= ()
4. Raven, J.A.; Falkowski, P.G. (1999). „Oceanic sinks for atmospheric CO₂“. Plant Cell Environ. 22: 741–755. doi:10.1046/j.1365-3040.1999.00419.x.
5. Monako deklaracija 2009-03-13 iš Wayback Machine projekto.
6. Review of Past IPCC Emissions Scenarios, IPCC Special Report on Emissions Scenarios ().
7. http://pangea.stanford.edu/research/Oceans/GES205/Caldeira_Science_Anthropogenic%20Carbon%20and%20ocean%20pH.pdf
8. Raven, J. A. et al. (2005). Ocean acidification due to increasing atmospheric carbon dioxide. 2007-09-27 iš Wayback Machine projekto. Royal Society, London, UK.
9. Turley, C. (2008). „Impacts of changing ocean chemistry in a high-CO₂ world“. Mineralogical Magazine. 72(1): 359–362.
10. Feely, Richard; Christopher L. Sabine, J. Martin Hernandez-Ayon, Debby Ianson, Burke Hales. (2008). „Evidence for Upwelling of Corrosive "Acidified" Seawater onto the Continental Shelf“. Science. 10.{{}}: CS1 priežiūra: multiple names: authors list ()
11. Wootton, J.T.; Pfister, C.A. and Forester, J.D. (2008). „Dynamic patterns and ecological impacts of declining ocean pH in a high-resolution multi-year dataset“. Proceedings of the National Academy of Sciences. 105: 18848–18853. doi:10.1073/pnas.0810079105. PMID 19033205.{{}}: CS1 priežiūra: multiple names: authors list ()
12. „Ocean Growing More Acidic Faster Than Once Thought; Increasing Acidity Threatens Sea Life“. Science Daily. 2008-11-26. Nuoroda tikrinta 26 November 2008.
13. Ridgwell, A.; Zondervan, I., Hargreaves, J.C., Bijma, J. and Lenton, T.M. (2007). „Assessing the potential long-term increase of oceanic fossil fuel CO₂ uptake due to CO₂-calcification feedback“. Biogeosciences. 4: 481–492. {{}}: line feed character in |title= at position 10 ()CS1 priežiūra: multiple names: authors list ()

Nuorodos

• Monako deklaracija 2009-03-13 iš Wayback Machine projekto. (pdf, anglų k.)
• ocean-acidification.net informacinis portalas 2009-12-12 iš Wayback Machine projekto. anglų k.
• Straipsnis BBC anglų k.