havforsuring

Havforsuring er en betegnelse for endring mot lavere pH-nivå i havet som følge av økt mengde karbondioksid (CO2) i atmosfæren. Dette kan få konsekvenser for livet i havet, særlig for organismer som bygger skjell og skjelett av kalsiumkarbonat.

Det følger av Henryloven at mer CO2 i atmosfæren vil føre til mer CO2 i havet. Siden CO2 er en svak syre vil dette igjen medføre en forsuring av havet.

Det at havet er saltvann begrenser forsuringen. Dette kan man observere ved å blåse ned i sjøvann og ferskvann og se hvor mye mer pH-verdien i ferskvannet endrer seg sammenlignet med sjøvannet. Denne effekten skyldes at noen av saltene som gjør sjøvannet salt, hovedsakelig karbonat-ion (CO32-), også gjør sjøvann til en effektiv bufferløsning.

Menneskeskapte utslipp av CO2 gjør at det blir stadig mer CO2 i havet. Stadig mer karbonat-ioner brukes derfor opp for å bufre og stabilisere pH-nivået. På en menneskelig tidsskala på noen hundre år er en forrykning av balansen mellom CO2 og karbonat-ioner uunngåelig, siden karbonat-ioner er en begrenset ressurs som kun fornyes via oppløsning av kalsiumkarbonatmineraler på havbunnen og/eller forvitring av stein på land. Begge disse prosessene tar lang tid (i størrelsesorden 1000–100.000 år) og vil derfor ikke kunne begrense havforsuringen på kortere tidsskalaer.

Vi har direkte observasjoner som viser at pH-endringen de siste 35 årene er ca. 0,07 pH-enheter. En kombinasjon av observasjoner og modeller har også beregnet pH-endringen siden den industrielle revolusjonen til 0,1 pH-enheter.

Hovedårsaken til at havforsuring er et problem er at mange dyreplankton og planteplankton har eksoskjelett av kalsiumkarbonat (CaCO3) og trenger derfor karbonat-ioner for å lage og vedlikeholde skjelettet. Når det blir mindre karbonat-ioner, oppstår det dermed en konkurranse mellom de kjemiske endringene, havets bufring av disse, og levende organismers krav til karbonat-ioner for å bygge skjell og skjelett av kalsiumkarbonat.

Plankton utgjør bunnen av næringskjeden i havet og er ofte mat for større dyr, som matfisk og hval. Vanskeligere leveforhold for plankton kan derfor føre til så store endringer i havets næringskjeder at grunnlaget for menneskelig havbruk forsvinner.

Forskningen på de biologiske konsekvensene av havforsuring er fortsatt usikker, men konklusjonen av mange studier så langt er at effekten varierer fra art til art og fra sted til sted.

Sjøvann har en pH på ca. 8,1. Havforsuring betyr ikke at havet blir surt (pH lavere enn 7), men at mengden hydrogen-ion (H+), og dermed surheten, øker. Siden pH-skalaen er logaritmisk er endringen i H+ mye større enn endringen i pH. Det er likevel ikke endringene i pH i seg selv som er viktige, men at tilførselen av H+ påvirker den kjemiske balansen.

Karbondioksid oppløst i vann produserer karbonsyre (H2CO3). For løsninger med pH mellom ca. 6 og ca. 9 vil karbon være mest stabilt som bikarbonat, som illustrert i et Bjerrum-plot (se figur). Karbonsyren vil derfor umiddelbart dissosieres til bikarbonat (HCO3-) og et ekstra H+.

CO2 + H2O ↔ H2CO3 ↔ HCO3- + H+

Siden HCO3- er den foretrukne formen vil ikke dette dissosiere videre til CO32-, men CO32-allerede løst i sjøvannet vil derimot ta til seg H+ for å produsere mer HCO3-.

CO32- + H+ ↔ HCO3-

Nettoligningen for karbondioksid i sjøvann blir dermed:

CO2 + H2O + CO32- ↔ 2 HCO3-

Denne nettoligningen fører ikke til noen økning i konsentrasjonen av H+ og dermed ingen endring i pH, men siden HCO3- også er en svak syre vil noen av disse dissosieres til CO32- og H+. Denne siste reaksjonen gir altså en økning i konsentrasjonen av H+, som fører til en lavere pH og havforsuring.

Korallrev er blant spørsmålene forskere har arbeidet mest med når det gjelder hvordan havforsuring påvirker livet i havet. Korallrev er viktige fordi de utgjør en veldig stor del av økosystemene som danner grunnlaget for menneskelig havbruk.

Korallrev er kontinuerlig utsatt for både kjemisk og fysisk erosjon (nedsliting), men i et sunt rev er produksjonen av kalsiumkarbonat i koralldyrenes eksoskjelett større enn erosjonen. Havforsuring gjør produksjonen vanskeligere fordi konsentrasjonen av CO32- i sjøvannet minker. Dermed går det med mer energi på vedlikehold av korallrevet, og den energien må tas fra andre prosesser.

Det er fortsatt mye usikkerhet rundt konsekvensene av dette, men det er klart at det biologiske mangfoldet i korallrevøkosystemene blir mindre under havforsuring.

Kunnskapen om de kjemiske reaksjonene som fører til havforsuring er solid og har få usikkerheter. Forskningen på havforsuring foregår derfor hovedsakelig på to felt: effekter på organismer og økosystemer; og prosesser i kystsoner og kystmiljø.

Når det gjelder biologiske effekter, ligger utfordringene hovedsakelig i at det ikke blir gjort store eksperimenter på økosystem-nivå. De fleste eksperimentene foregår i såkalte mesokosmer, store lukkede poser fylt med vann og organismer fra nærområdet. Disse er avskilt fra det naturlige økosystemet og representerer derfor kun en liten del av det naturlige systemet. Det er også gjort få studier der flere miljøindikatorer, som for eksempel oksygen og temperatur, endres samtidig.

Sistnevnte er spesielt viktig for å forstå prosessene i kystsoner og kystmiljø hvor det er flere menneskeskapte endringer til samme tid, og ofte med forskjellige og motvirkende effekter. Kystsonene har også mye større naturlig variabilitet som gjør det utfordrende å identifisere langtidstrender.

Om forsuring av havet hos Miljøstatus.no

Global Ocean Acidification Observing Network

Nicholas R. Bates, m.fl. (2014) A Time-Series View of Changing Ocean Chemistry Due to Ocean Uptake of Anthropogenic CO2 and Ocean AcidificationOceanography 27(1):126–14

Gattuso, J.-P., & Hansson, L. (2011). Ocean acidification. New York: Oxford University Press. 

Temanummer av tidsskriftet Oceanography (2009)

Foreslå endringer i tekst

Foreslå bilder til artikkelen

Kommentarer

Har du spørsmål om artikkelen? Skriv her, så får du svar fra fagansvarlig eller redaktør.

Du må være logget inn for å kommentere.