Закисление эстуариев
 | В этой статье есть несколько проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалять эти шаблонные сообщения )
|
Подкисление эстуариев происходит, когда баланс pH воды в прибрежных морских экосистемах, особенно в эстуариях , снижается. Вода, обычно считающаяся нейтральной по шкале pH , обычно идеально сбалансирована между щелочностью и кислотностью . В то время как закисление океана происходит из-за продолжающегося снижения pH океанов Земли, вызванного поглощением углекислого газа (CO 2 ) из атмосферы, [1] Изменение pH в эстуариях сложнее, чем в открытом океане, из-за прямого воздействия поверхностного стока, антропогенного воздействия и динамики прибрежных течений. В океане движение волн и ветра позволяет углекислому газу (CO 2 ) смешиваться с водой (H 2 O), образуя угольную кислоту (H 2 CO 3 ). В результате волнового движения эта химическая связь перемешивается, что приводит к дальнейшему разрыву связи, в конечном итоге превращаясь в карбонат (CO 3 ), который является основным и помогает формировать раковины океанских существ, и две гидронов молекулы . Это создает потенциальную кислотную угрозу, поскольку ионы гидронов легко связываются с любой структурой Льюиса, образуя кислотную связь. [2] Это называется окислительно-восстановительной реакцией .
Основное химическое уравнение выглядит следующим образом:
- CO 2 + H 2 O ⇌ H 2 CO 3 ⇌ HCO 3 + H + ⇌ СО 3 + 2 Н +
Однако когда такая модель поглощения переносится в устье реки , кислотность увеличивается просто за счет относительного объема. Океанская вода поглощает 30-40 процентов всего CO 2 , выбрасываемого в атмосферу, и тем не менее, из-за своего огромного объема, она остается относительно устойчивой. [3] Эстуарии , меньшие по объему, защищенные от волнового движения и являющиеся жертвами антропогенного воздействия в городских условиях, с трудом поддерживают смешивание воды и тем самым предотвращают ее основной распад. [4] Когда он сочетается с CO 2 от антропогенного воздействия, такого как выбросы автомобилей или удобрения, окисление происходит быстрее из-за переизбытка ионов гидрона и дополнительных катионов , увеличивая скорость возникновения и продолжительность происходящего подкисления. [5] Поскольку кислотность уровня воды в эстуариях продолжает колебаться, у некоторых видов, использующих устья в качестве нерестилищ, наблюдается снижение уровня воспроизводства. [6]
Причины переменного pH
[ редактировать ]Поток пресной воды
[ редактировать ]Устье . определяется как «водный проход, где прилив встречается с речным течением» Уровень pH эстуариев сильно варьируется из-за стока пресной воды из рек и грунтовых вод, а также первичной продуктивности (усугубляемой нагрузкой питательных веществ) и прибрежного апвеллинга. Пресная вода из рек обычно имеет более низкий pH, чем океанская вода (~7 по сравнению с ~8). Сезонные и годовые изменения стока рек, впадающих в устье, могут изменить pH на целые единицы. [7]
Фотосинтез и дыхание
[ редактировать ]Первичная продукция (рост растений) меняет pH ежедневно, сезонно и ежегодно. Во время фотосинтеза из воды удаляется углекислый газ, повышая pH. Организмы выделяют углекислый газ при дыхании. [8] Это приводит к суточному циклу повышения pH в светлое время суток и снижению pH в ночное время, когда преобладает дыхание. Аналогичным образом, pH выше зимой, когда выпас скота низкий по сравнению с продуктивностью. [9]
Сточные воды
[ редактировать ]Многие эстуарии испытывают нагрузку биогенными веществами из-за стоков, содержащих сточные воды или удобрения, природные или искусственные. Увеличение количества питательных веществ может стимулировать первичную продуктивность и изменить баланс между первичной продуктивностью и дыханием. Этот процесс может изменить pH на целые единицы в пределах устья. Оба этих процесса затрудняют измерение общего изменения pH, связанного с повышением уровня углекислого газа в атмосфере. Это вызывает изменение pH на целые единицы в устье. Это затрудняет измерение общего изменения pH, а также повышение уровня углекислого газа в атмосфере. [10]
Течения
[ редактировать ]В районах с прибрежным апвеллингом, таких как западное побережье Северной Америки, произошло усиление подкисления из-за более кислого глубоководного апвеллинга в устье реки. [11] Это может оказать пагубное влияние на выживаемость кальцифицирующих организмов. [12] потому что организмам гораздо труднее формировать и поддерживать оболочки из карбоната кальция. [3]
Влияние на морскую жизнь
[ редактировать ]
Поскольку pH морских систем снижается, это приводит карбоната кальция (CaCO 3 ) . к диссоциации [3] поддерживать химическое равновесие . Карбонат кальция жизненно важен для кальцинирующих организмов, таких как моллюски, кораллы и кокколитофоры (разновидность фитопланктона). Подкисление также наносит вред микроорганизмам в окружающей среде. Эти организмы либо напрямую обеспечивают людей источником пищи, либо поддерживают экосистему, важную для человека. [13]
Исследовать
[ редактировать ]Подкисление эстуариев изучается, чтобы понять биологические, химические и физические факторы, влияющие на pH в эстуариях. [14]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Калдейра, Кен; Уикетт, Майкл Э. (2003). «Океанография: антропогенный углерод и pH океана» . Природа . 425 (6956): 365. Бибкод : 2003Natur.425..365C . дои : 10.1038/425365a . ПМИД 14508477 . S2CID 4417880 .
- ^ Вейнхольд, Фрэнк; Карпентер, Джон Э. (1988). Строение малых молекул и ионов . Спрингер, Бостон, Массачусетс. стр. 227–236. дои : 10.1007/978-1-4684-7424-4_24 . ISBN 9781468474268 .
- ^ Перейти обратно: а б с Фили, РА; Сабина, CL; Лук-порей; Берельсон, В; Клейпас, Дж; Фабри, виджей; Миллеро, Ф.Дж. (2004). «Воздействие антропогенного CO2 на систему CaCO3 в океанах». Наука . 305 (5682): 362–6. Бибкод : 2004Sci...305..362F . дои : 10.1126/science.1097329 . ПМИД 15256664 . S2CID 31054160 .
- ^ Фили, Ричард А.; Алин, Симона Р.; Ньютон, Ян; Сабина, Кристофер Л.; Уорнер, Марк; Девол, Аллан; Крембс, Кристофер; Малой, Кэрол (10 августа 2010 г.). «Комбинированное воздействие подкисления океана, смешивания и дыхания на pH и насыщенность карбонатами в урбанизированном устье». Устьевые, прибрежные и шельфовые науки . 88 (4): 442–449. Бибкод : 2010ECSS...88..442F . дои : 10.1016/j.ecss.2010.05.004 .
- ^ Саммут, Дж.; Мелвилл, доктор медицины; Каллинан, РБ; Фрейзер, GC (1 апреля 1995 г.). «Подкисление эстуариев: воздействие на водную биоту осушенных сульфатно-кислых почв». Австралийские географические исследования . 33 (1): 89–100. дои : 10.1111/j.1467-8470.1995.tb00687.x . ISSN 1467-8470 .
- ^ Урхо, Лаури; Хильден, Микаэль; Хадд, Ричард (1 апреля 1990 г.). «Воспроизводство рыбы и влияние закисления в устье реки Кюренйоки в Балтийском море». Экологическая биология рыб . 27 (4): 273–283. дои : 10.1007/BF00002746 . ISSN 0378-1909 . S2CID 22245513 .
- ^ «РН прибрежных водных путей» .
- ^ NOAA "Estuary Education". Архивировано 29 октября 2013 г. в Wayback Machine.
- ^ Фили, Ричард А.; Алин, Симона Р.; Ньютон, Ян; Сабина, Кристофер Л.; Уорнер, Марк; Девол, Аллан; Крембс, Кристофер; Малой, Кэрол (2010). «Комбинированное воздействие подкисления океана, смешивания и дыхания на pH и насыщенность карбонатами в урбанизированном устье». Устьевые, прибрежные и шельфовые науки . 88 (4): 442–9. Бибкод : 2010ECSS...88..442F . дои : 10.1016/j.ecss.2010.05.004 .
- ^ Совет национальных исследований; Исследования, Отдел земной жизни; Комиссия по наукам о Земле и ресурсам окружающей среды; Области, Комитет по управлению сточными водами прибрежных городов (1993). РОЛЬ ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ В ПРИБРЕЖНЫХ ВОДАХ | Управление сточными водами в прибрежных городских районах | Пресса национальных академий . дои : 10.17226/2049 . ISBN 978-0-309-04826-2 .
- ^ Фили, РА; Сабина, CL; Эрнандес-Айон, JM; Янсон, Д.; Хейлз, Б. (2008). «Свидетельства подъема агрессивной «подкисленной» воды на континентальный шельф». Наука . 320 (5882): 1490–2. Бибкод : 2008Sci...320.1490F . CiteSeerX 10.1.1.328.3181 . дои : 10.1126/science.1155676 . ПМИД 18497259 . S2CID 35487689 .
- ^ Орр, Джеймс С.; Фабри, Виктория Дж.; Омон, Оливье; Бопп, Лоран; Дони, Скотт С .; Фили, Ричард А.; Гнанадэсикан, Ананд; Грубер, Николас; Исида, Акио; Йоос, Фортунат; Ки, Роберт М.; Линдси, Кейт; Майер-Реймер, Эрнст; Матир, Ричард; Монфрей, Патрик; Муше, Энн; Наджар, Раймонд Г.; Платтнер, Джан-Каспер; Роджерс, Кейт Б.; Сабина, Кристофер Л.; Сармьенто, Хорхе Л.; Шлитцер, Райнер; Слейтер, Ричард Д.; Тоттерделл, Ян Дж.; Вейриг, Мари-Франс; Яманака, Ясухиро; Юл, Эндрю (2005). «Антропогенное закисление океана в XXI веке и его влияние на кальцифицирующие организмы» (PDF) . Природа . 437 (7059): 681–6. Бибкод : 2005Natur.437..681O . дои : 10.1038/nature04095 . ПМИД 16193043 . S2CID 4306199 .
- ^ Витт, Верена; Дикий, христианин; Энтони, Кеннет Р.Н.; Диас-Пулидо, Гильермо; Утик, Свен (2011). «Влияние закисления океана на состав микробного сообщества и потоки кислорода через биопленки Большого Барьерного рифа». Экологическая микробиология . 13 (11): 2976–89. Бибкод : 2011EnvMi..13.2976W . дои : 10.1111/j.1462-2920.2011.02571.x . ПМИД 21906222 .
- ^ Фили, Ричард А.; Алин, Симона Р.; Ньютон, Ян; Сабина, Кристофер Л.; Уорнер, Марк; Девол, Аллан; Крембс, Кристофер; Малой, Кэрол (10 августа 2010 г.). «Комбинированное воздействие подкисления океана, смешивания и дыхания на pH и насыщенность карбонатами в урбанизированном устье». Устьевые, прибрежные и шельфовые науки . 88 (4): 442–449. Бибкод : 2010ECSS...88..442F . дои : 10.1016/j.ecss.2010.05.004 .