Axit hóa đại dương đề cập đến quá trình các đại dương trên hành tinh của chúng ta trở nên có tính axit hơn do sự gia tăng toàn cầu về lượng khí thải carbon dioxide.
Kể từ cuộc cách mạng công nghiệp, các chuyên gia ước tính rằng các đại dương của Trái đất đã hấp thụ hơn một phần tư lượng khí carbon dioxide trong khí quyển (CO2) được giải phóng từ việc đốt nhiên liệu hóa thạch. Khi ở trong đại dương, carbon dioxide hòa tan trải qua một loạt các phản ứng hóa học làm tăng nồng độ của các ion hydro trong khi hạ thấp các khoáng chất pH và carbonate của đại dương - một quá trình gọi là axit hóa đại dương.
Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng axit hóa đại dương có thể gây ra hậu quả nghiêm trọng đối với sinh vật biển và các cộng đồng có sinh kế phụ thuộc vào tài nguyên đại dương của chúng ta.
Điều gì gây ra axit hóa đại dương?
Khi carbon dioxide từ khí quyển hòa tan trong nước biển, nó tạo thành axit carbonic và giải phóng các ion hydro. Độ axit hoặc độ kiềm được xác định bởi số lượng ion hydro (H +) hòa tan trong nước và được đo bằng thang đo pH. Các ion hydro này liên kết với các ion carbonate có sẵn (CO3-) để tạo thành bicarbonate (HCO3-), làm cạn kiệt carbonate có sẵn trong các đại dương. Đó là một vấn đề lớn vì ít carbonate trong các đại dương gây khó khăn hơn cho các sinh vật vôi hóa như san hô, nghêu, nhím biển hoặc sinh vật phù du để tạo ra vỏ canxi hoặc xương canxi (CaCO3).
Scott Doney, giáo sư khoa học môi trường tại Đại học Virginia, nói: "Hiện tại chúng tôi đang thải ra khoảng 10 tỷ tấn carbon mỗi năm vào khí quyển và khoảng hai tỷ rưỡi tấn vào đại dương". Khoa học.
Kể từ khi công nghiệp hóa bắt đầu hơn 200 năm trước, độ pH của nước mặt đại dương đã giảm 0,1 đơn vị. Điều này có vẻ không nhiều, nhưng pH là logarit, có nghĩa là mỗi đơn vị đại diện cho sự gia tăng gấp 10 lần độ axit. Đó là 0,1 đại diện cho sự gia tăng khoảng 30% tính axit. Theo ước tính của Ủy ban liên chính phủ về biến đổi khí hậu, ước tính đến cuối thế kỷ, pH có thể giảm 0,4 đơn vị nếu phát thải toàn cầu tiếp tục theo cách tiếp cận "kinh doanh như bình thường".
Trên thực tế, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng đại dương của chúng ta đang trở nên có tính axit nhanh hơn bất cứ lúc nào trong 300 triệu năm qua - giai đoạn bao gồm bốn lần tuyệt chủng hàng loạt.
"Tất cả các cách trở về những năm 1950, mọi người đều lo ngại đại dương sẽ chiếm hết lượng carbon này", Doney nói. "Chúng tôi biết điều này sẽ thay đổi hóa học của nước biển, nhưng chúng tôi đã không biết cho đến cuối thập niên 90, các sinh vật nhạy cảm với axit hóa đại dương như thế nào."
Axit hóa đại dương làm gì cho san hô và các sinh vật biển khác
Thật không may, nhiều sinh vật nhạy cảm nhất với axit hóa đại dương tạo nên nền tảng của mạng lưới thức ăn sinh thái trong môi trường đại dương. Đe dọa những loài này thậm chí còn gây nguy hiểm lớn hơn cho các sinh vật biển, và đến lượt chúng, các cộng đồng sống dựa vào tài nguyên bội thu của đại dương. Các động vật như san hô, vốn đã bị đe dọa bởi nhiệt độ đại dương tăng, đặc biệt có nguy cơ bị axit hóa đại dương. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng việc axit hóa đại dương ngày càng ảnh hưởng tiêu cực đến khả năng phát triển bộ xương canxi của nhiều loài san hô.
Mặt khác, các nghiên cứu đã chỉ ra rằng thực vật phù du nhỏ, vôi hóa được gọi là coccolithophores đang tạm thời tận dụng lợi thế của khí hậu thay đổi. Những sinh vật giống như thực vật đơn bào này sống rất nhiều ở các tầng trên của đại dương Trái đất, hấp thụ ánh sáng mặt trời và carbon dioxide thông qua quá trình quang hợp. Coccolithophores được biết đến với các tấm áo giáp siêu nhỏ đẹp và phức tạp mà chúng hình thành từ canxi cacbonat, được gọi là coccoliths. Tảo nhỏ là các vôi hóa chính của đại dương chúng ta và là những người đóng góp quan trọng cho chu trình carbon của Trái đất. Khi coccolithophores chết, vỏ calcite của chúng chìm xuống đáy biển, lắng đọng carbon.
Sara Rivero-Calle, một nhà nghiên cứu tại Trung tâm cho biết: "Trong vài thập kỷ qua, sự gia tăng carbon dioxide đã đặc biệt ủng hộ các coccolithophores vì hệ thống quang hợp của chúng chưa bão hòa và năng lượng tăng thêm đã được chuyển thành tốc độ tăng trưởng cao hơn". Khoa học biển tại Đại học Bắc Carolina, Wilmington. "Nhưng một khi nồng độ carbon dioxide đạt đến một ngưỡng nhất định, tốc độ tăng trưởng của chúng sẽ ngừng tăng vì chúng sẽ phải chuyển nhiều năng lượng hơn sang vôi hóa trái ngược với sự tăng trưởng và phân chia. Theo nghĩa đó, coccolithophores không khác nhiều so với các loại vôi hóa khác - mức thấp Độ pH liên quan đến axit hóa đại dương cuối cùng sẽ khiến chúng khó bị vôi hóa hơn. "
Làm thế nào để axit hóa đại dương ảnh hưởng đến con người?
"San hô là những gì chúng ta gọi là một loài nền tảng vì chúng tạo ra môi trường sống mà các sinh vật khác sống. Nếu san hô thay đổi hoặc thay đổi, nó ảnh hưởng đến tất cả mọi người," Doney nói. Và bao gồm cả con người.
"San hô đặc biệt quan trọng đối với các nước đang phát triển. Nhiều quốc gia ven biển và hải đảo nhỏ dựa vào các rạn san hô để cung cấp thực phẩm và thu nhập mà họ tạo ra thông qua giải trí và du lịch", ông nói. "Sự hiện diện của san hô cũng bảo vệ bờ biển của họ khỏi bão và sóng, vì vậy nếu những rạn san hô này bắt đầu xói mòn, sự bảo vệ đó sẽ suy giảm."
Tác dụng của axit hóa đại dương không bằng nhau. Một số khu vực và sinh vật sẽ bị ảnh hưởng ở mức độ lớn hơn và sớm hơn những khu vực khác. Nhiều vùng nước ven biển đã trải qua những tác động tiêu cực của axit hóa đại dương. Các dòng sông có thể mang lại vùng nước ô nhiễm và nhiều axit hơn cho môi trường ven biển, làm tăng thêm căng thẳng. Upwelling đại dương, nơi dòng hải lưu mang nước lạnh hơn với nồng độ carbon dioxide cao hơn từ độ sâu của đại dương lên bề mặt, cũng phóng to tác động của axit hóa đại dương ở vùng nước ven biển.
Bờ biển Tây Bắc Thái Bình Dương và Đông Bắc Đại Tây Dương của Hoa Kỳ đặc biệt có nguy cơ, Doney nói. Những khu vực này có các ngành công nghiệp hải sản trị giá hàng triệu đô la đang tận mắt chứng kiến những tác động của axit hóa cục bộ. Các trang trại hàu ở Tây Bắc Thái Bình Dương đã trải qua những thất bại lớn trong sản xuất sau khi hàng tỷ ấu trùng hàu hòa tan từ axit hóa đại dương. Nghề đánh bắt cá hồi hoang dã của khu vực cũng có thể gặp nguy hiểm vì vỏ của những con ốc biển nhỏ gọi là pterepads (một nguồn thức ăn chính cho cá hồi vị thành niên) được biết là hòa tan trong điều kiện axit.
Cho dù bạn là một thực vật phù du siêu nhỏ của biển hay một người yêu thích đất liền, rất có khả năng axit hóa đại dương sẽ ảnh hưởng đến cuộc sống của bạn về lâu dài. Tin xấu là đại dương của chúng ta sẽ tiếp tục trở nên axit hơn khi lượng khí thải carbon dioxide toàn cầu tiếp tục.
"Trường hợp tốt nhất của chúng tôi là nếu chúng tôi ổn định lượng khí thải carbon. Hiện tại, chúng tôi đang ở mức khoảng 410 phần triệu carbon dioxide trong khí quyển", Doney nói - một mức độ cho phép axit hóa đại dương cuối cùng sẽ ổn định. "Trường hợp xấu nhất là chúng ta không phát thải carbon chậm và axit hóa tiếp tục phát triển", ông nói. "Sẽ có một số ngưỡng mà các hệ sinh thái sẽ đạt đến nơi họ không thể theo kịp nữa."
