海洋酸性化は、しばしば「その他の二酸化炭素問題」と呼ばれます。私たちは皆、大気中の二酸化炭素濃度の上昇が気候に与える影響について十分に懸念しており、気候変動の潜在的な影響については十分に文書化されています。極端な気象現象がより頻繁に発生し、地球の平均気温が上昇しています。

海洋酸性化は比較的影響が少ないため、誤解されることもありますが、その影響は同様に深刻になる可能性があります. 次のコンテンツは、背後にある化学物質や、このプロセスが私たちの生活に及ぼす可能性のある影響に関するいくつかの質問に答えるのに役立ちます.

まず、基本から始めましょう。少し時間をとってレビューしてください!

基礎

pH スケール

海水は弱アルカリ性です。二酸化炭素は海水に溶けます。これは、大気中の二酸化炭素の量を減らすため、最初は良いことのように思えるかもしれません。しかし、それは海洋の酸性化を引き起こし、海水のアルカリ度を低下させます。このプロセスは、人間の活動によって生成される二酸化炭素のレベルが増加することによって増加します.

酸性度とアルカリ度は、pH スケールで測定できます 。あなたが商業化学者でなくても、学校での化学の授業からこのスケールをよく覚えているかもしれませんが、これも 0 から 14 のスケールで酸性度とアルカリ度を測定します。この範囲外も可能です)。通常の状態では、7 未満の値は酸性、7 を超える値はアルカリ性です。今日の海水はpH8.1なので弱アルカリ性です。

背後にある化学

大気海洋における二酸化炭素交換

酸性度は、二酸化炭素が存在する溶液中の水素イオンの存在に起因します。大気中の二酸化炭素は海水に溶け込み、海水と反応します。この反応の生成物は炭酸であり、その成分イオンである水素イオンと重炭酸イオンに急速に解離します。この過程で生成される水素イオンは、海洋酸性化の原因です。

海洋酸性化はこのプロセスの結果であり、十分に文書化された現象です。実際、海洋の pH は産業革命以前から低下しています。1800 年代初頭には、海水の pH は約 8.2 であったため、 それ以来 0.1 pH 単位が低下 し、現在の値である 8.1 になっています。

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これらの数字を見て、科学者が斜面から山を作っていると考えるのは簡単です。0.1 pH 単位は、物事の全体的なスキームにおける取るに足らない変化のように聞こえます。ただし、これが何を意味するのかを完全に理解するには、pH スケールが対数スケールであることを理解する必要があります。

pH= – lg [H + ]

簡単に言えば、1 pH 単位の減少は水素イオン濃度の 10 倍を表し、pH の 0.1 単位の減少は実際には濃度を表し、水素イオン濃度が 25% 増加したことを意味します。

それは産業革命以前の時代の話ですが、人間はそれ以来、化石燃料の燃焼と森林伐採によって大気中の二酸化炭素の量を増やしてきました。大気中の二酸化炭素の量は依然として増加しています。ちょうど昨年 (2020 年)、大気中の二酸化炭素が 400 ppm のしきい値を超えました。Climate.govによると、正確な数値は 412.5 です。大気中の二酸化炭素が増えるということは、海洋に溶解できる二酸化炭素が増えることを意味します。

現在の予測では 、 平均 海面pHは 2100年までに約 7.7 に低下することが示唆されています。これは、現在のレベルから約 150% の酸性度の増加に対応する減少です。突然、関係する数はそれほど少なくないように見えます。もちろん、これは単なる予測です。今世紀中に海洋の pH の低下を完全に止めるほど排出量を削減することはできないかもしれませんが、排出量を削減するための行動によって被害を軽減することはできます。

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影響

また、海洋の酸性化がどうなるのか疑問に思うかもしれません。結局のところ、海洋の pH は低下していますが、その低下後もまだアルカリ性であり、実際に酸性 (pH 7 未満、これを覚えておいてください) にするには、膨大な量の二酸化炭素が必要になります。今でも、100年先でも。気になるのは確かにpHの低下ですが、実際に影響はありますか?

残念ながら、答えはイエスです。海洋酸性化の直接的な影響は、人間にはすぐには感じられないかもしれませんが、海に住む生物にとっては驚くべきことではありません。そしてそれらへの影響は、私たちの生活にも影響を与える可能性があります。

1. 石灰化生物

上の写真は、2100 年までに予測される pH と炭酸塩濃度の海水に入れると、45 日で溶ける節足動物の殻を示しています

海洋酸性化によって最も影響を受ける動物のグループの 1 つは、石灰化です。これらは、ハマグリ、甲殻類、甲殻類などの動物で、海水から炭酸イオンを引き出して殻を構成する炭酸カルシウムを形成する機能があります. これは、炭酸カルシウムが海洋表層水で過飽和であるため可能です。つまり、石灰化生物は、適切な条件下でそれを固体炭酸カルシウムに沈殿させることができます.

問題は、炭酸イオンが海水で経験できる他の化学反応にあります。それらは水素イオンと結合して重炭酸イオンを形成し、炭酸イオンの濃度を低下させることができます。ある意味では、これは水から水素イオンの一部を除去し、溶解した二酸化炭素によって生成された酸性度の増加の一部を減らすので、良いことです.

しかし、これは有機体の石灰化にとって問題です。なぜなら、それらの周りの水が炭酸塩に対して不飽和である場合、それらの殻を構成する通常は不溶性の炭酸カルシウムが溶解し始めるからです.

研究に よると、多くの石灰化生物では、海水の pH の低下により石灰化率が低下することが示されています。それは普遍的な真実ではありません.一部の石灰化生物は、 奇妙な こと に、同じ条件下 で石灰化率の増加を示していますが、その理由はまだ完全には明らかではありません.

サンゴは石灰化剤でもあり、海洋酸性化の影響も受けますが、その影響の評価は研究文献によって異なります。明らかなことは、広範囲の生物が予測不可能な形で影響を受ける可能性があるということです.

2.食物連鎖

海洋酸性化とは?

人間の観点からは、カニとカキへの影響は無視できるように見えます。しかし、石灰化した生物は、いくつかの海洋食物連鎖の根底にあります。 海洋の酸性化がこれらの生物の個体数に影響を与える場合、食物として広く漁獲されている魚を含む食物連鎖に影響を与える可能性があります. これらの魚の個体数の減少は、商業漁業にとって経済的な問題を意味します。

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3. 動物の化学シグナル

それは石灰化生物だけに影響を与えません。多くの海洋生物は、捕食者の検出、定住、繁殖など、さまざまな理由で化学信号を使用しています。調査によると、 海洋の酸性化は、使用されるシグナル伝達分子に化学変化を引き起こし、それが検出に影響を与える可能性があることが示されています。これにより、特定の種の行動が変化し、さらに悪影響が及ぶ可能性があります。

過去に起こったこと

海洋の酸性化を否定する多くの人々は、何百万年も前に海洋が同様の酸性化を経験したという主張に疑問を投げかけています. 彼らがこれを指摘するのは正しいですが、それは以前に問題を引き起こさなかったからではありません. 実際、海洋の酸性化は、2 億 5,500 万年前の地球最大の絶滅イベントに関連しており、ほとんどの海洋生物が姿を消しました。

ペルム紀の大量絶滅の第 2 段階では、シベリアで大規模な火山噴火が発生し、大量の二酸化炭素が放出されました。10,000 年以上にわたって 、海洋の pH レベルは 0.7 単位低下しました。 他の要因も考えられますが、この海洋酸性化は、多くの海洋生物種の根絶を助ける上で重要な役割を果たしていると考えられています。

この変化は 10,000 年以上にわたって行われてきましたが、海の pH はわずか 100 年で 0.4 単位低下する可能性があり、これは前例のない変化率であり、多くの生物が条件の変化に完全に適応することを不可能にしています.

海洋の酸性化が問題であることを否定する人々の古典的なフォールバックは、「自然は常に最終的にバランスをとっている」という主張です. 最終的に、関連する複雑な化学システムは新しいバランスを見つけるでしょうが、この平衡には何万年もかかります – そして、すべての海洋種、または人間でさえも無傷で反対側に現れなければなりません.

産業革命以前から海洋表層の pH が低下しているため、海洋の酸性化が起こっていることがわかっています。今私たちがしなければならないことは、それをできるだけ減らすための行動をとることです。

記事はここまでです。今後の参考になれば幸いです。次に誰かがこのトピックについて質問するときは、彼らの背後にある化学反応を思い出してください!

複利を参照してください。

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