Sjanseløs tautrekking i havet


Author:

Author ImageSiv Lauvset

Havforsuring er en tautrekkingskonkurranse som CO2 vinner.

Mer CO2 i atmosfæren betyr mer CO2 i havet og det betyr endret surhetsgrad (pH) i havet. Det er viktig å vite hvor mye pH i havet endrer seg fordi havforsuring har store konsekvenser for livet i havet. I første rekke er bunnen av næringskjeden påvirket, men konsekvensene vil spre seg og påvirke hele økosystemer.

I enkelte kystområder kan pH variere så mye som 1 pH-enhet i løpet av et døgn og i løpet av en sesongsyklus varierer pH med opp mot 0,1 pH-enheter. I tillegg utgjør regionale variasjoner 0,5 pH-enheter. De fleste organismer i havet er derfor vant med store naturlige variasjoner. Ny forskning viser at pH i havet synker med i gjennomsnitt 0,0018 pH-enheter i året. Det høres veldig lite ut ikke sant? Selv akkumulert over noen tiår tilsvarer dette bare den naturlige variasjonen gjennom ett år. Så hvorfor skal vi bry oss om en så liten trend?

Trenden er liten fordi havvann er et buffersystem. Det betyr at det har en stor motstand mot endringer i pH og at det derfor skal mye til før den endrer seg merkbart. Hvis du blåser ned i et glass med ferskvann så vil du endre pH betydelig med bare noen få pust på grunn av CO2-en i pusten din. Dette går ikke an med havvann. Du må i så fall puste veldig lenge. Det er fordi buffersystemet hele tiden justerer og sørger for at pH ikke endrer seg særlig mye. Og i havvann er karbonat-ion bufferen.

Se for deg en tautrekkingskonkurranse. Det ene laget – CO2 – trekker hele tiden pH nedover mens det andre laget – karbonat-ion – hele tiden trekker tilbake mot midten. Men CO2-laget er sterkere så buffersystemet bruker sakte men sikkert opp kreftene sine og blir svakere og svakere. Og i havet er karbonat-ion en begrenset ressurs som det tar veldig lang tid å fornye. Det skjer bare i forbindelse med oppløsning av kalsiumkarbonatmineraler i havet og på havbunnen, og forvitring av stein på land som begge deler er veldig sakte prosesser. Så det er ikke bare bare å hente inn nye krefter til karbonat-ion-laget.

Det som skjer nå er at det blir stadig mer CO2 i havet og stadig mer karbonat-ion brukes derfor opp for å stabilisere pH-nivået. Tilslutt vinner CO2 kampen, buffersystemet er ødelagt, og pH vil synke mye og raskt. Vi mennesker kommer ikke til å klare å ødelegge buffersystemet i havet. Men på en menneskelig tidsskala er en forrykning av balansen mellom CO2 og karbonat-ion uunngåelig og det kan føre til store konsekvenser for livet i havet.

Det er fordi karbonat-ion er en ressurs som mange plankton og korallrev er avhengig av for å bygge skjelettene sine. Plankton har skjelettet utenpå istedenfor inne i kroppen noe som gjør at de er veldig sårbare for miljøendringer. Hvis for mye karbonat-ion blir brukt opp i tautrekkingen med CO2 uten å fornyes så vil plankton tilslutt ikke kunne bygge skjeletter.

Til tross for at pH-endringene virker veldig små skjer endringene for raskt til at livet i havet kan tilpasse seg.

Foto: USFWS/Jerry Reid

12 thoughts on “Sjanseløs tautrekking i havet

  1. Author ImageJon Inge Teigland

    Det er interessante påstander i denne kronikken. Det jeg følte var mest interessant, var påstanden om at “CO2 til slutt vil vinne, og pH synke raskt”.

    Likevekten mellom CO2 og karbonat er som følger:

    CO2 + H2O H2CO3 H(+) + HCO3(-) 2H(+) + CO3(2-)
    HCO3(-) heter bikarbonat, mens CO3(2-) heter karbonat.

    Det vil si at for hver gang CO2 “vinner” denne drakampen, så er det en CO2 som flytter over på karbonatlaget. Så karbonatlaget blir faktisk forsterket ved å tape. Det er dette prinsippet som ER bufferen.

    Så jeg har veldig vanskelig for å se det som kronikkforfatteren her sier.

    En annen ting er påstanden om at ferskvann ikke er buffret på samme måte. Ja, det er riktig at bufferen bygges opp ved løsning av kalkstein. Men jeg vil nok tippe på at farskvann, som relativt nylig kan ha falt som regn fra himmelen, inneholder relativt store mengder karbonat på grunn av dette, og bør dermed også ha en ganske solid buffer.

    Men det kan jo også hende at kronikkforfatteren har forenklet dette litt for mye, og at det er grunnen til at jeg reagerer.

    1. Author ImageThomas

      Hei Jon Inge Teigland

      Du har et par vesentlige poeng her, og poenget kommer ikke helt fram på riktig måte i artikkelen:

      Ved en ph mellom >6,35 eller <10,3 vil bikarbonat være den mest stabile av de tre mulighetene du viser ovenfor. Derfor er det dette som skjer i havet:

      CO2 + H20 H(+) + HCO3(-)

      Så ved tilførsel av CO2 vil likevekten bli forskjøvet mot høyre, og flere bikarbonat (HCO3(-)) vil bli dannet.

      Det man også får er H(+) ioner. pH (eller “Power of H(+)”), et mål på konsentrasjonen av H(+) blir da påvirket. Desto mer H(+) det er, desto LAVERE er pH, og da blir havet surere.

      For å regne ut pH:
      pH = -log[H+] (eller -log[H3O+] om du vil)

      Dersom man så tilfører karbonat her, skjer dette:
      H(+) + HCO3(-) + CO3(2-) 2HCO3(-)
      Binder opp H(+) fører til at pH ikke synker.

      Mange organismer i havet består delvis av CaCO3, enten som aragonitt eller høy-magnesium kalsitt. Ved å øke pH blir CaCO3 ustabil og lettere løst opp. (Bare prøv å helle saltsyre på et karbonat bergart).

      Så bufferen er vel her kanskje det at H(+) binder seg til karbonationet fra kalsitten/aragonitten. Ettersom den binder seg, øker ikke pH, og er da en buffer.
      H(+) + CaCO3 HCO3(-) + Ca(2+)

      Dette skjer da:
      CO2 + H20 + CaCO3 2HCO3(-) + Ca(2+)

      Derimot når alle karbonatene er oppløst, så vil pH synke. Men da er jo fordi det ikke er flere organismer med kalsium/aragonitt igjen. (Kommer karbonat fra ferskvann også ja, men da er man avhengig av input fra ferskvann er høy nok til å tilsvare innput av CO2.)

      POENGET er vel dette:
      Ved å gjøre havet surere, dør mange organismer i havet fordi skjelettet deres rett og slett går i oppløsning. Hva blir ettervirkningene dersom det ikke er mer plankton eller koraller?
      Poenget: Kjipe ettervirkninger.

      Dette er bare tatt fra hodet, så feel free til å rette dersom noe av dette skulle være ukorrekt.

      1. Author ImageJon Inge Teigland

        Etter min kunnskap er alt du sier her riktig.
        Men det forklarer fortsatt ikke påstanden om at når karbonatet er “brukt opp” så vil pH synke raskt.

        Karbonat og bikarbonat er en buffer fordi det er en svak base i likevekt med oppløst CO2. Oppløsning av mer CO2 vil forsure havet, det er helt klart. Men det vil også skape mer buffrende karbonat. Jeg skal ikke påstå at jeg har stålkontroll på dette, men det er ingenting innenfor min kjemikunnskap som tilsier at denne bufferen vil forsvinne ved økende tilførsel av CO2.

        Jeg kan også nevne at etter det jeg har forstått, så er den gjennomsnittlige pH i havet ca 8,2. Og den har falt med ca 0,1 i løpet av de siste ganske mange årene. Hvis jeg aksepterer det du sier med at bikarbonat er stabilt i en pH på over 6,35, så betyr det at havet kan bli ca 100 ganger surere, og bikarbonat vil fortsatt være stabilt. Dette sett i forhold til at pH har sunket med 0,1, og dermed har havet blitt ca 35% surere. Noe som betyr at havet må forsures 300 ganger mer enn det hittill har blitt, før dette ser ut til å bli et voldsomt problem.

        Det bør selvsagt også nevnes at de artene som er avhengige av bikarbonat for å bygge skjell, har utviklet seg og overlevd i svært lang tid. Og det er usannsynlig at ikke pH i havet har vært vesentlig lavere enn det er nå, i løpet av denne tiden.

        Denne artikkelen ser ut til å være skremselspropaganda av typen “det er ikke så ille enda, men når vi går over en grense så vil det bli SVÆRT mye værre”.

        Det kan også nevnes at når vi hadde problemer med sur nedbør på 80-90 tallet, så falt pH i noen vann og elver helt ned til 3. Dette begynte da å bli problematisk for fisk og skalldyr. Men jeg vet ikke om noen fisk eller skalldyr ble utslettet på grunn av dette. En pH på 3 er altså mer enn 100.000 ganger surere enn dagens pH i havet. Og havet har altså blitt 35% surere. Dvs 0,35 ganger mer surt. Det er en svært liten del av 100.000.

        1. Author ImageThomas Husebø

          FØRST, en liten misforståelse her
          At bikarbonat er stabil ved en pH >6,35, betyr bare at dette vil skjer mest:
          CO2 + H2O H(+) + HCO3(-)

          Ved en pH <6,35 er karbonatsyre stabil, og dette skjer mest:
          CO2 + H2O H2CO3

          Dette har bare med mengden H(+) tilgjengelig å gjøre (pH). Det skjer ikke noe dramatisk ved pH 6,35, det er bare den mest riktige formelen å bruke.

          ANDRE: Jo, formelen gir hvorfor karbonat blir brukt. I naturen vil dette være nær likevekt:
          CO2 + H2O + CaCO3 2HCO3(-) + Ca(2+)

          Ved å så øke tilføresen av CO2 (fossilt brennsel som har ligget lagret i millioner av år), blir likevekten forskjøvet mot høyre, på beskostning av karbonat. At karbonat blir brukt opp er det vel kanskje ikke så stor sannsynlighet for, men karbonatet blir brukt. Og det blir brukt raskere enn tidligere fordi det blir tilført CO2 raskere enn tidligere.

          TREDJE: Ja, havet har vært surere flere ganger før. Det har vært slik det er nå og det har vært mer basisk enn det er nå. Men det er noe som skjer svært, svært sakte. Og da kan liv tilpasse seg. Det skjer fortsatt sakte, men den mennesklige aktiviteten fører til at det raskere enn det vanligvis gjør. Når slike ting skjer “fort” (husk at dette er en relativ term), ender det gjerne med en stor nedgang i biodiversitet, blir denne nedgangen stor nok, så kaller man det en masseutryddelse (og slikt skjer ikke over natten). Jeg sier ikke at dette skjer nå, for det vet jeg ikke om det gjør, men det har skjedd før.

          FJERDE: Ferskvann og elver endrer seg mye raskere enn havet. Mye raskere. Enormt mye raskere faktisk. Dersom det var en pH på 3, var det hvertfall ikke mye skalldyr tilstede. Ikke mye fisk som liker en så lav pH heller.

          Artikkelen framstår kanskje som skremmselpropaganda, men prøver å bare fortelle hva som observeres, hva dette kan bety. Havet blir surere, uten tvil. Og pH påvirker livet. Hvor mye vil det påvirke etterhvert? Ikke vet jeg.

          Mvh
          Thomas

          1. Author ImageJon Inge Teigland

            Det er neppe så mye man kan tilpasse seg å få skjelettet spist opp. Dette får meg til å tro at det ikke har vært så surt hav tidligere at skjelettet (dvs skallet) til disse organisme har blitt spist opp. Dette får meg også til å tro at dette heller ikke vil skje.

            At surere hav vil påvirke dem, og at det blir vanskeligere for dem å produsere skall, det har jeg ikke noe problem med å godta. Men en masseutryddelse, slik som mange havforskere advarer mot, høres svært lite sannsynlig ut.

            Jeg er også klar over hvordan en likevektstilstand fungerer. Og det de har advart om tidligere er at disse organismene trenger BIkarbonat for å bygge skjell. Og at de dermed ikke kan bruke karbonat. Noe som gjør det viktig at det er relativt store mengder med bikarbonat i havet. Og at ikke alt er lagret som karbonat.

            Jeg er også klar over at pH i ferskvann forandrer seg mye mer og fortere enn pH i havet. Både fordi havet er mye større, så påvirkninger blir blandet ut. Og at spesiellt i barskog hvor det er snø om vinteren, så har ferskvannet en svært varierende pH gjennom året.
            Poenget mitt var at når pH kan være 3 i ett ferskvann, og 9 eller kanskje mer i et ferskvann med kalkholdig grunn, så er dette en variasjon i surhetsgraden på en million eller mer. Da er det begrenset hvor mye jeg bekymrer meg for en økning av surhetsgraden i havet med 0,35.

          2. Author ImageDag Hjermann

            Argumentet med at om det som ikke har skjedd før heller ikke vil komme til å skje, er vel ikke så bra. Jorda har utsatt livet for litt av hvert, men den har aldri satt i gang med å brenne opp alt fossilt karbon i bakken på et øyeblikk (geologisk sett). Så det er litt begrenset hva man kan si fra fortiden. Det har vært enorme variasjoner i CO2-nivå i luft, men fordi disse endringene har gått forholdsvis langsomt har stort sett pH i sjøen vært ganske konstant. Dette fordi bufring av karbonat i sedimentene på havbunnen skjer geologisk sett veldig fort, på en skala av <10000 år. Unntaket er muligens PETM ("Perm-trias-termalmaksimumet" for 56 millioner år siden) da det var et massivt utslipp av drivhusgasser. Dette utryddet ikke alt liv i havet (kun endel plankton av typen foraminiferer) men førte til bl.a. at mye av korallrevene døde ut og endel tyder på at det ble mindre mat oppover i næringskjeden, dvs. for fisk. Men endringene nå går 5-10 ganger raskere enn den gang. Se f.eks. http://www.wunderground.com/climate/PETM.asp?MR=1

          3. Author ImageJon Inge Teigland

            Argumentet mitt er egentlig ikke at siden det ikke har skjedd før, vil det heller ikke skje i fremtiden. Argumentet mitt er faktisk omtrent motsatt.

            Argumentet mitt er at siden jeg mener det er all grunn til å tro at pH i havet HAR endret seg mye opp gjennom tiden, og livet har likevel ikke blitt utslettet, så er det heller ikke noen grunn til å tro at det vil skje nå, når pH bare forandrer seg litt.

            I tillgg til dette, selv om jeg vet at hav og ferskvann ikke er det samme, og at arter som er tilpasset hav og arter som er tilpasset ferskvann dermed ikke er utsatt for de samme påkjenningene, så er det altså åpenbart at fra svært kalkholdig vann, kan vi la det blir en million ganger surere, og vi vil fortsatt ha liv i vannet. Da er en forsuring på 35% svært lite.

            Du sier at selv om CO2 nivåene i luft har forandret seg mye, så holdes pH i havet seg relativt konstant. Dette er greitt nok. Jeg vet at havforskere sier at pH i havet har forandret seg fra 8,3 til 8,2. Det er ganske lite. Vi har også hatt en økning av CO2 nivået i luften fra 280 ppm til 400 ppm fra førindustriell tid og til nå. Jeg vet ikke hvor lang tid det tok å forandre pH i havet, så jeg kan ikke si at det er like lenge.
            Men i alle fall kan vi si at CO2 nivået i luften har økt med ca 35%, og surhetsgraden i havet har økt med ca 35%. Det er ganske sammenlignbart.

            Siden lufta og havet har en likevekt når det gjelder CO2, regner jeg også med at pH’en i havet har ikke vært SÅ konstant når CO2 nivået i luften forandrer seg svært mye.

          4. Author ImageDag Hjermann

            Nei, ikke SÅ konstant. Det har blitt foreslått at pH var 0.6 lavere under PETM (se forrige innlegg). Men jeg er enig med deg i at det er usannsynlig at forsuring kan utslette ALT liv i havet. En del arter tåler forsuring ganske godt. Det er definitivt liv rundt hydrotermale skorsteiner som spyr ut CO2 og senker pH., men det mangler stort sett dyr med skall. En har allerede påvist tynnere skall hos vingesnegl, en slags frittlevende snegl som er enormt tallrike (og viktige) i økosystemet i Sørishavet. Så forsuring trurer ikke alt liv i havet, men kan endre økosystemet i en retning vi ikke er så fornøyd med. Eksemeplvis mer maneter i stedet for fisk. Eller om korallrevene går tapt, det er naturkatastrofe nok for min del.

          5. Author ImageJon Inge Teigland

            Skal vi se… jeg håper at jeg husker matten nå… 0,6 lavere pH betyr 4 ganger surere, ikke sant? Hvis vi antar (ren gjetning) at dette vil komme på grunn av en tilsvarende økning i CO2 konsentrasjonen i lufta, så må vi opp til 1600 ppm CO2 for å komme dit. Eller hvis vi skal ta utgangspunkt i førindustriell CO2 konsentrasjon, så blir det ca 1100 ppm CO2.
            For å være ærlig, så tviler jeg på at vi kommer dit. Hylekoret mener at det er en katastrofe at vi i det hele tatt har 400 ppm.

    1. Author ImageJon Inge Teigland

      Ja, det var jo SO2 som var den store synderen når det gjaldt sur nedbør på 80-tallet. SO2 danner svovelsyrling, som igjen oksideres til svovelsyre, som er mye surere enn karbonsyre, som vi får fra CO2.
      “Problemet” i denne sammenhengen er at selv om brenning av kull slipper ut SO2, så er dette svært lite i forhold til mengden SO2 som blir sluppet ut av vulkaner. Så mennesker påvirker ikke den globale mengden SO2 i særlig stor grad. I tillegg er det CO2 som er i fokuset nå for tiden. Så da er det mye mer populært å snakke om forsuring på grunn av CO2 enn forsuring på grunn av SO2.
      Et annet moment er at SO2 i luften skaper aerosoler, noe som faktisk kjøler ned jorden. Og det er jo ikke så populært å prøve å få slutt på noe som kjøler ned jorden.

      1. Author ImageGeir Rasmussen

        Helt korrekt Jon Inge,

        Faktisk så er mengden av SO2 fra kull-kraftverk mye, mye mindre enn fra naturlige kilder some vulkaner og såkalte “black smokers” på havbunnen. Typiske kull-kraftverk har SO2 utslippp rundt 5000 ton per år. (Kilde: http://www.epa.gov/airmarkets/images/ARPCoal13vs14q12SO2.html) sammenliknet med dette ene vulkanutbruddet på Island med 40000 – 60000 ton per DAG.

Comments are closed.