Oceaanverzuring

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken
Veranderingen in de zuurgraad van het zeewater tussen begin 18e eeuw en eind 20e eeuw, door toedoen van door de mens geproduceerde CO2

Oceaanverzuring, ook wel bekend als zeeverzuring, is de benaming voor het verschijnsel dat de pH-waarde van het zeewater op aarde steeds lager wordt als gevolg van een grotere opname van door mensen geproduceerde koolstofdioxide uit de atmosfeer.[1]

Ongeveer een kwart van alle koolstofdioxide in de atmosfeer komt uiteindelijk in zee terecht, waar het wordt omgevormd tot diwaterstofcarbonaat, beter bekend als koolzuur. Tussen 1751 en 1994 is de gemiddelde pH van het zeewater gedaald van 8,25 naar 8,14,[2] wat overeenkomt met een toename van de zuurgraad (toename van (H+ ionen) van 30%.[3][4][5] Deze alsmaar toenemende verzuring vormt een bedreiging voor de voedselketens die verbonden zijn met de oceanen.[6]

Koolstofkringloop[bewerken]

De koolstofkringloop beschrijft de uitwisseling van koolstofdioxide (CO2) tussen de oceanen, de aardse biosfeer, de lithosfeer en de atmosfeer.[7] Menselijke activiteiten zoals de verbranding van fossiele brandstoffen en het bodemgebruik hebben geleid tot een grotere uitstoot van CO2 in de atmosfeer. Ongeveer 45% van deze extra CO2 blijft daar, de rest wordt grotendeels door de oceanen opgenomen.[8] Een klein deel wordt opgenomen door planten.[9]

De koolstofkringloop omvat zowel organische verbindingen als anorganische koolstofcomponenten, zoals koolstofdioxide en carbonaten. Deze anorganische verbindingen spelen de grootste rol bij oceaanverzuring.[10]

Wanneer koolstofdioxide oplost in de oceaan, reageert het met het water tot een evenwicht van ionische en niet-ionische chemische species: opgeloste vrije koolstofdioxide, diwaterstofcarbonaat, waterstofcarbonaat en carbonaat. De verhoudingen waarin deze ontstaan hangen af van de temperatuur en de bufferende werking van het zeewater.

Verzuring[bewerken]

Gemiddelde pH[11]
Tijd pH pH-verandering Bron Verandering van H+-concentratie
in verhouding tot het voor-industriële tijdperk
Voor de industriële revolutie (18e eeuw) 8,179 0,000 Veld[12] 0%
Recent verleden (1990-99) 8,104 −0,075 veld[12] + 18,9%
Huidige situatie ~8,069 −0,11 veld[3][4][5][13] + 28,8%
2050 (2xCO2 = 560 ppm) 7,949 −0,230 model[11] + 69,8%
2100 (IS92a)[14] 7,824 −0,355 model[11] + 126,5%

De verzuring begon zichtbaar op te treden sinds het begin van de industriële revolutie. Tegen 2100 zal de pH van de oceanen met gemiddeld 0,3 tot 0,5 gedaald zijn. De impact zal verschillen per regio en ecosysteem en het sterkst zijn bij koraalriffen en in de Zuidelijke Oceaan.[15] Dat is een verzuringsgraad die 100 keer zo hoog ligt als wat in de afgelopen 20 miljoen jaar op natuurlijke wijze heeft plaatsgevonden.[16] De impact zal verschillen per regio en ecosysteem en het sterkst zijn bij koraalriffen en in de Zuidelijke Oceaan.[17] In hoeverre dit scenario waarheid zal worden hangt onder andere af van de mitigatie en andere maatregelen die de maatschappij neemt.[18][19] Ook als het scenario waar wordt is de gemiddelde pH nog steeds hoger dan 7; de waarde van neutraal water.

In 2012 concludeerden onderzoekers aan de Universiteit Utrecht dat de oceaanverzuring als gevolg van verhoogde CO2-concentraties steeds sneller ging.[20]

Gevolgen[bewerken]

De oceaanverzuring zal in eerste instantie een negatieve invloed hebben op calcificerende organismen, zoals koralen, coccolithoforen, foraminifera, kreeftachtigen en weekdieren. Deze spelen een belangrijke rol in veel voedselketens. Ze hebben allemaal materiaal geproduceerd van calciumcarbonaat, wat oplost indien de zuurgraad toeneemt. Onderzoek wijst uit dat bijvoorbeeld schelpen oplossen als gevolg van een verhoogde hoeveelheid CO2.[21] Ook heeft onderzoek aangetoond dat de larven van bijvoorbeeld slangsterren bij een pH-afname van 0,4 vrijwel zeker niet meer kunnen overleven.[22] Een afname van het aantal Coccolithoforen zal bijdragen aan een grotere klimaatverandering en een versterking van het broeikaseffect. Andere mogelijke gevolgen zijn toename van de hoeveelheid koolstofdioxide in bloed en andere lichaamssappen van organismen, wat een negatieve invloed zal hebben op voedselproductie.

Het verband tussen oceaanverzuring en een verminderde calcificatie valt aan te tonen door middel van een wiskundige vergelijking. Vaste CaCO3-structuren - zoals coccolieten - zijn nadat ze eenmaal door precipitatie zijn gevormd vatbaar voor dissolutie als het omringende water niet voldoende verzadigde concentraties carbonaationen bevat. De verzadigingstoestand van zeewater kan worden berekend aan de hand van de volgende vergelijking:

{\Omega} = \frac{\mathrm{\left[Ca^{2+}\right] \left[CO_{3}^{2-}\right]}}{K_{sp}}

Hierin is Ω het product van de concentraties (in feite chemische activiteiten) die het calciumcarbonaat vormen, gedeeld door het product van de concentraties van die ionen waarbij het zich in een toestand van chemisch evenwicht bevindt, wat wil zeggen dat het niet oplost terwijl er ook geen nieuw materiaal van wordt gevormd. In zeewater is er sprake van een natuurlijke "verzadigingshorizon", de zogeheten lysocline, die afhankelijk is van temperatuur, druk en diepte. Op kleinere diepten dan de lysocline is Ω groter dan 1, waardoor er geen dissolutie van calciumcarbonaat zal optreden. Op grotere diepten dan de lysocline is Ω echter kleiner dan 1, waardoor er wel dissolutie op zal treden en er dus geen calciumcarbonaat meer voorkomt, tenzij er tegelijkertijd genoeg aanmaak van nieuw calciumcarbonaat plaatsvindt om de dissolutie te compenseren (in dit geval wordt gesproken van een carbonaatcompensatiediepte). Als gevolg van een lagere pH van het zeewater neemt Ω af en schuift de lysocline (voor zowel aragoniet als calciet) op naar boven. Dit verschijnsel wordt beschouwd als een belangrijke oorzaak van verminderde calcificatie bij zee-organismen, omdat de precipitatie recht evenredig is met de verzadigingstoestand.[23]

Zie ook[bewerken]

Externe links[bewerken]

Bronnen, noten en/of referenties
  1. Caldeira, K., Wickett, M.E. (2003). Anthropogenic carbon and ocean pH. Nature 425 (6956): 365–365 . PMID:14508477. DOI:10.1038/425365a.
  2. Jacobson, M.Z. (2005). Studying ocean acidification with conservative, stable numerical schemes for nonequilibrium air-ocean exchange and ocean equilibrium chemistry. Journal of Geophysical Research – Atmospheres 110: D07302 . DOI:10.1029/2004JD005220.
  3. a b Hall-Spencer JM, Rodolfo-Metalpa R, Martin S, et al. (July 2008). Volcanic carbon dioxide vents show ecosystem effects of ocean acidification. Nature 454 (7200): 96–9 . PMID:18536730. DOI:10.1038/nature07051.
  4. a b "Ocean acidification and the Southern Ocean" by the Australian Antarctic Division of the Australian Government
  5. a b Report of the Ocean Acidification and Oxygen Working Group, International Council for Science's Scientific Committee on Ocean Research (SCOR) Biological Observatories Workshop
  6. Rising Acidity Is Threatening Food Web of Oceans By CORNELIA DEAN New York Times January 30, 2009
  7. carbon cycle. Encyclopædia Britannica Online Geraadpleegd op 11 Feb 2010
  8. Raven, J.A., Falkowski, P.G. (1999). Oceanic sinks for atmospheric co2. Plant, Cell & Environment 22 (6): 741–755 . DOI:10.1046/j.1365-3040.1999.00419.x.
  9. 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 (4): 357–373 . DOI:10.1046/j.1365-2486.2001.00383.x.
  10. , The Earth System, 2nd, Upper Saddle River: Prentice Hall, 2003, p. 162–164 ISBN 0613918142.
  11. a b c Orr, James C., et al. (2005). Anthropogenic ocean acidification over the twenty-first century and its impact on calcifying organisms. Nature 437 (7059): 681–686 . PMID:16193043. DOI:10.1038/nature04095.
  12. a b Key, R.M., Kozyr, A.; Sabine, C.L.; Lee, K.; Wanninkhof, R.; Bullister, J.; Feely, R.A.; Millero, F.; Mordy, C. and Peng, T.-H. (2004). A global ocean carbon climatology: Results from GLODAP. Global Biogeochemical Cycles 18 (4): GB4031 . DOI:10.1029/2004GB002247.
  13. EPA weighs action on ocean acidification post at official blog of EPOCA, the European Project on Ocean Acidification
  14. Review of Past IPCC Emissions Scenarios, IPCC Special Report on Emissions Scenarios (ISBN 0521804930).
  15. Ocean acidification due to increasing atmospheric carbon dioxide. Royal Society, London, UK.
  16. UN: Oceans are 30 percent more acidic than before fossil fuels
  17. (en) http://royalsociety.org/policy/publications/2005/ocean-acidification/
  18. Anderson (2011). Beyond 'dangerous' climate change: emission scenarios for a new world. Philosophical Transactions of the Royal Society A . Geraadpleegd op 2011-05-22.
  19. Turley, C. (2008). Impacts of changing ocean chemistry in a high-CO2 world. Mineralogical Magazine 72 (1): 359–362 . DOI:10.1180/minmag.2008.072.1.359.
  20. http://www.volkskrant.nl/vk/nl/2816/Klimaatverandering/article/detail/3308561/2012/08/30/Oceanen-verzuren-steeds-sterker-en-sneller.dhtml
  21. (2010). Elevated CO2 affects shell dissolution rate but not calcification rate in a marine snail. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 277 (1693): 2553–2558 . PMID:20392726. PMC:2894921. DOI:10.1098/rspb.2010.0206.
  22. How Acidification Threatens Oceans from the Inside Out
  23. (en) http://www.springerlink.com/content/3343l0152761u4w7/