Vad är försurning av havet?
sedan början av den industriella revolutionen, när människor började bränna kol i stora mängder, har världens havsvatten gradvis blivit surare. Liksom global uppvärmning är detta fenomen, som kallas försurning av havet, en direkt följd av ökande nivåer av koldioxid (CO2) i jordens atmosfär.
före industrialiseringen var koncentrationen av koldioxid i atmosfären 280 delar per miljon (ppm). Med ökad användning av fossila bränslen närmar sig antalet nu 400 ppm och tillväxttakten accelererar. Forskare beräknar att havet för närvarande absorberar ungefär en fjärdedel av den koldioxid som människor avger. När koldioxid kombineras med havsvatten uppstår kemiska reaktioner som minskar havsvattnets pH, därav termen försurning av havet.för närvarande finns ungefär hälften av den antropogena (mänskliga orsakade) koldioxiden i havet i de övre 400 meter (1200 fot) av vattenkolonnen, medan den andra hälften har trängt in i den nedre termoklinen och djuphavet. Densitet-och vinddriven cirkulation hjälper till att blanda ytan och djupa vatten i vissa höga latitud-och kustregioner, men för mycket av det öppna havet förväntas djupa pH-förändringar släpa Ytans pH-förändringar med några århundraden.havsförsurning och global uppvärmning är olika problem, men är nära kopplade eftersom de delar samma grundorsak—mänskliga utsläpp av koldioxid. Den atmosfäriska koncentrationen av koldioxid är nu högre än den har varit under de senaste 800 000 åren och eventuellt högre än någon gång under de senaste 20 miljoner åren. Människor har hittills gynnats av havets förmåga att hålla enorma mängder kol, inklusive en stor del av detta överskott av koldioxid. Hade havet inte absorberat så stora mängder koldioxid skulle den atmosfäriska koncentrationen vara ännu högre och miljökonsekvenserna av global uppvärmning (havsnivåhöjning, skiftande vädermönster, mer extrema väderhändelser etc.) och deras associerade socioekonomiska effekter skulle sannolikt bli ännu mer uttalade. Haven kan dock inte fortsätta att absorbera koldioxid i nuvarande takt utan att genomgå betydande förändringar i kemi, biologi och ekosystemstruktur.
mätning av försurning av havet: Tidigare och nuvarande
forskare vet att Haven absorberar koldioxid och därefter blir surare från mätningar gjorda på havsvatten som samlats in under forskningskryssningar, vilket ger bred rumslig täckning under en kort tidsperiod och från automatiserade havskolmätningar på stationära förtöjningar, som ger långsiktiga, högupplösta data från en enda plats.
dessa register kan förlängas tillbaka genom tiden med hjälp av så kallade kemiska proxies för att ge en indirekt mätning av havsvattenkarbonatkemi. En proxy är en mätning från ett naturligt arkiv (iskärnor, koraller, trädringar, marina sediment etc.) som används för att härleda tidigare miljöförhållanden. Till exempel, genom att analysera den kemiska sammansättningen av små fossila skal som finns i djupa havsediment, har forskare utvecklat ocean pH-poster från antiken när det inte fanns några pH-mätare. Dessutom, eftersom havets ytvatten är i ungefärlig kemisk balans, eller jämvikt, med atmosfären ovanför, kan en rekord av historiskt hav pH härledas från atmosfäriska koldioxidposter härledda från Grönland och Antarktis iskärnor, som innehåller luftbubblor från den antika atmosfären. Sådana bevis tyder på att nuvarande atmosfäriska koldioxidkoncentrationer och hav pH-nivåer är oöverträffade under åtminstone de senaste 800 000 åren.
gå tillbaka djupare i jordens historia till Paleocene-eocen-gränsen för cirka 55 miljoner år sedan har forskare funnit geokemiska bevis på en massiv utsläpp av koldioxid åtföljd av väsentlig uppvärmning och upplösning av grunda karbonatsediment i havet. Även om det är något analogt med vad vi observerar idag, inträffade denna koldioxidutsläpp under flera tusen år, mycket långsammare än vad vi bevittnar idag, vilket ger tid för oceanerna att delvis buffra förändringen. I den geologiska posten, under perioder med snabb miljöförändring, har arter acklimatiserats, anpassat eller utrotats. Koraller har genomgått stora utrotningshändelser tidigare (till exempel Permian extinction 250 miljoner år sedan), och nya korallarter utvecklades för att ta sin plats, men det tog miljontals år att återhämta tidigare nivåer av biologisk mångfald.
hur påverkar havssurning havskemi?
havsvatten har ett pH på 8,2 i genomsnitt eftersom det innehåller naturligt förekommande alkaliska joner som främst kommer från vittring av kontinentala bergarter. När havsvatten absorberar koldioxid från atmosfären produceras kolsyra (se ruta 1), vilket minskar vattnets pH. sedan industrialiseringens gryning har genomsnittligt ytvatten pH minskat till cirka 8,1.eftersom pH-skalan är logaritmisk (en förändring av 1 pH-enhet representerar en tiofaldig förändring i surhet) representerar denna förändring en 26-procentig ökning av surheten över ungefär 250 år, en hastighet som är 100 gånger snabbare än vad havet och dess invånare har upplevt i tiotals miljoner år.försurning kan påverka många marina organismer, men särskilt de som bygger sina skal och skelett från kalciumkarbonat, såsom koraller, ostron, musslor, musslor, sniglar och fytoplankton och zooplankton, de små växterna och djuren som utgör basen för den marina matbanan.
dessa ”marina förkalkare” står inför två potentiella hot i samband med försurning av havet: 1) deras skal och skelett kan lösas lättare när havets pH minskar och havsvatten blir mer frätande; och 2) när CO2 upplöses i havsvatten förändras vattenkemin så att färre karbonatjoner, de primära byggstenarna för skal och skelett, är tillgängliga för upptag av marina organismer. Marina organismer som bygger skal eller skelett gör det vanligtvis genom en intern kemisk process som omvandlar bikarbonat till karbonat för att bilda kalciumkarbonat.
exakt hur havsyrning saktar förkalkningshastigheter, eller skalbildning, är ännu inte fullständigt förstådd, men flera mekanismer studeras. De flesta hypoteser fokuserar på den extra energi som en organism måste spendera för att bygga och underhålla sina kalciumkarbonatskal och skelett i en alltmer frätande miljö. Mot bakgrund av denna extra energiförbrukning, exponering för ytterligare miljöstressorer (ökande havstemperaturer, minskad syretillgänglighet, sjukdom, förlust av livsmiljö etc.) kommer sannolikt att förvärra problemet.
dessa effekter dokumenteras redan i många marina organismer, särskilt i tropiska och djuphavskoraller, som uppvisar långsammare förkalkningshastigheter under sura förhållanden. Påverkan på koraller är av stor oro eftersom de producerar massiva kalciumkarbonatstrukturer som kallas rev som ger livsmiljö för många marina djur, inklusive kommersiellt viktiga fisk-och skaldjursarter som använder reven som plantskolor. Korallrev är viktiga för människor som källor till mat och medicin, skydd mot stormar och fokus för ekoturism. Förutom koraller har studier visat att försurning försämrar förmågan hos vissa förkalkande plankton, små flytande växter och djur vid basen av matbanan, att bygga och underhålla sina skal. Forskare har också observerat ökad larvdödlighet för flera kommersiellt viktiga fiskar och skaldjur.
vad kan vi förvänta oss i framtiden?
havsförsurning sker med en hastighet 30 till 100 gånger snabbare än någon gång under de senaste flera miljoner åren som drivs av den snabba tillväxttakten atmosfärisk CO2 som är nästan aldrig tidigare skådad över geologisk historia. Enligt den mellanstatliga panelen för klimatförändringar (IPCC) förutspår ekonomiska och befolkningsscenarier att atmosfäriska CO2-nivåer kan nå 500 ppm år 2050 och 800 ppm eller mer i slutet av seklet. Detta kommer inte bara att leda till betydande temperaturökningar i atmosfären och havet, men kommer att surgöra havsvatten ytterligare, vilket minskar pH uppskattningsvis 0,3 till 0,4 enheter med 2100, en 150 procent ökning av surheten över förindustriella tider. Om man antar ett ”business-as-usual” IPCC CO2 – utsläppsscenario, prediktiva modeller av havsbiogeokemiprojekt som ytvatten i Arktis och Södra oceaner kommer att bli undermättad med aragonit (en mer löslig form av kalciumkarbonat) inom några decennier, vilket innebär att dessa vatten kommer att bli mycket frätande för skal och skelett av aragonitproducerande Marina förkalkare som planktoniska Marina sniglar som kallas pteropoder.
även om försurning av havet först nyligen har framkommit som en vetenskaplig fråga, har den snabbt väckt allvarliga farhågor om de kortsiktiga effekterna på marina organismer och havets långsiktiga hälsa. Forskare uppskattar att under de närmaste tusen åren kommer 90 procent av antropogena CO2-utsläpp att absorberas av havet. Detta kan potentiellt påverka biologiska och geokemiska processer som fotosyntes och näringscykling som är avgörande för marina ekosystem som det mänskliga samhället och många naturliga system är beroende av. Samtidigt kommer marina organismer att möta den enorma utmaningen att anpassa sig till försurning av havet, uppvärmning av vatten och minskande syrekoncentrationer under ytan.