การทำให้เป็นกรดในมหาสมุทร: ปัญหาร้ายแรงสำหรับโลก

กระบวนการทำให้เป็นกรดในมหาสมุทรสามารถล้างสิ่งมีชีวิตในทะเลทั้งหมดได้

การทำให้เป็นกรดของมหาสมุทร

แก้ไขและปรับขนาดรูปภาพโดย Yannis Papanastasopoulos มีอยู่ใน Unsplash

เมื่อเรานึกถึงการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) จะนึกถึงปัจจัยต่างๆ เช่น ภาวะเรือนกระจกและภาวะโลกร้อน แต่การเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศไม่ใช่ปัญหาเดียวที่เกิดจาก CO2 มากเกินไปในชั้นบรรยากาศ กระบวนการทำให้เป็นกรดในมหาสมุทรเป็นสิ่งที่อันตรายอย่างยิ่ง และสามารถทำลายสิ่งมีชีวิตในทะเลได้ภายในสิ้นศตวรรษ

การทำให้เป็นกรดเริ่มต้นตั้งแต่การปฏิวัติอุตสาหกรรมครั้งแรก ในช่วงกลางศตวรรษที่ 18 เมื่อการปล่อยมลพิษเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและสำคัญด้วยการติดตั้งอุตสาหกรรมทั่วยุโรป เนื่องจากสเกล pH เป็นลอการิทึม ค่าที่ลดลงเล็กน้อยนี้จึงสามารถแสดงถึงความแปรผันของความเป็นกรดได้มากเป็นเปอร์เซ็นต์ ดังนั้นจึงอาจกล่าวได้ว่าตั้งแต่การปฏิวัติอุตสาหกรรมครั้งแรก ความเป็นกรดของมหาสมุทรเพิ่มขึ้น 30%

แต่กระบวนการนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร? การศึกษาแสดงให้เห็นว่าตลอดประวัติศาสตร์ 30% ของ CO2 ที่ปล่อยออกมาจากการกระทำของมนุษย์ลงเอยในมหาสมุทร เมื่อน้ำ (H2O) และก๊าซมาบรรจบกัน จะเกิดกรดคาร์บอนิก (H2CO3) ซึ่งแยกตัวออกจากทะเล เกิดเป็นคาร์บอเนต (CO32-) และไฮโดรเจน (H+) ไอออน

ระดับความเป็นกรดถูกกำหนดโดยปริมาณของไอออน H+ ที่มีอยู่ในสารละลาย - ในกรณีนี้คือน้ำทะเล ยิ่งปล่อยก๊าซออกมามากเท่าใด ปริมาณของไอออน H+ ที่ก่อตัวก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น และมหาสมุทรก็จะยิ่งมีความเป็นกรดมากขึ้นเท่านั้น

ความเสียหายจากการเป็นกรดในมหาสมุทร

การเปลี่ยนแปลงใดๆ ก็ตาม ไม่ว่าจะเพียงเล็กน้อย ก็สามารถเปลี่ยนแปลงสภาพแวดล้อมได้อย่างมาก การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ภูมิอากาศ ปริมาณน้ำฝน หรือแม้แต่จำนวนของสัตว์ อาจทำให้สิ่งแวดล้อมไม่สมดุล อาจกล่าวได้เช่นเดียวกันเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงของค่า pH (ดัชนีที่ระบุระดับความเป็นด่าง ความเป็นกลาง หรือความเป็นกรดของสารละลายในน้ำ) ของมหาสมุทร

การศึกษาเบื้องต้นระบุว่าการทำให้เป็นกรดในมหาสมุทรส่งผลโดยตรงต่อสิ่งมีชีวิตที่กลายเป็นหินปูน เช่น หอยบางชนิด สาหร่าย ปะการัง แพลงก์ตอน และหอย ขัดขวางความสามารถในการสร้างเปลือกหอย นำไปสู่การหายตัวไปของพวกมัน ในปริมาณปกติของการดูดซับ CO2 โดยมหาสมุทร ปฏิกิริยาเคมีสนับสนุนการใช้คาร์บอนในการก่อตัวของแคลเซียมคาร์บอเนต (CaCO3) ซึ่งใช้โดยสิ่งมีชีวิตในทะเลหลายชนิดในการกลายเป็นปูน อย่างไรก็ตาม การเพิ่มขึ้นอย่างเข้มข้นของความเข้มข้นของ CO2 ในบรรยากาศทำให้ค่า pH ของน้ำทะเลลดลง ซึ่งท้ายที่สุดแล้วจะเปลี่ยนทิศทางของปฏิกิริยาเหล่านี้ ทำให้คาร์บอเนตในสภาพแวดล้อมทางทะเลจับกับไอออน H+ ทำให้มีปริมาณน้อยลงสำหรับการก่อตัว ของแคลเซียมคาร์บอเนตซึ่งจำเป็นสำหรับการพัฒนาของสิ่งมีชีวิตที่กลายเป็นปูน

การลดลงของอัตราการกลายเป็นปูนส่งผลกระทบ เช่น ช่วงชีวิตเริ่มต้นของสิ่งมีชีวิตเหล่านี้ เช่นเดียวกับสรีรวิทยา การสืบพันธุ์ การกระจายทางภูมิศาสตร์ สัณฐานวิทยา การเติบโต การพัฒนา และอายุขัย นอกจากนี้ยังส่งผลต่อความทนทานต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิของน้ำทะเลในมหาสมุทร ทำให้สิ่งมีชีวิตในทะเลมีความอ่อนไหวมากขึ้น ซึ่งขัดขวางการกระจายของสายพันธุ์ที่มีความอ่อนไหวอยู่แล้ว สภาพแวดล้อมที่มีคาร์บอนไดออกไซด์เข้มข้นตามธรรมชาติ เช่น บริเวณที่มีความร้อนใต้พิภพของภูเขาไฟ เป็นการแสดงให้เห็นถึงระบบนิเวศทางทะเลในอนาคต: พวกมันมีความหลากหลายทางชีวภาพต่ำและมีชนิดพันธุ์ที่รุกรานจำนวนมาก

ผลที่ตามมาอีกประการหนึ่งที่เกิดจากการสูญเสียความหลากหลายทางชีวภาพในระบบนิเวศทางทะเลคือการพังทลายของไหล่ทวีปซึ่งจะไม่มีปะการังเพื่อช่วยแก้ไขตะกอนอีกต่อไป คาดว่าภายในปี 2100 ปะการังน้ำเย็นประมาณ 70% จะสัมผัสกับน้ำที่กัดกร่อน

ในทางกลับกัน งานวิจัยอื่นๆ ชี้ไปในทิศทางตรงกันข้าม โดยระบุว่าจุลินทรีย์บางชนิดได้รับประโยชน์จากกระบวนการนี้ นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าการทำให้เป็นกรดในมหาสมุทรมีผลที่ตามมานั่นคือสำหรับจุลินทรีย์ในทะเลบางชนิดในเชิงบวก ค่า pH ที่ลดลงจะเปลี่ยนความสามารถในการละลายของโลหะบางชนิด เช่น ธาตุเหล็ก III ซึ่งเป็นสารอาหารรองที่จำเป็นสำหรับแพลงก์ตอน ดังนั้นจึงทำให้มีปริมาณมากขึ้น ซึ่งสนับสนุนการผลิตขั้นต้นที่เพิ่มขึ้น ซึ่งทำให้เกิดการถ่ายโอน CO2 ไปยังมหาสมุทรมากขึ้น นอกจากนี้ แพลงก์ตอนพืชยังผลิตส่วนประกอบที่เรียกว่าไดเมทิลซัลไฟด์ เมื่อปล่อยสู่ชั้นบรรยากาศ องค์ประกอบนี้จะก่อให้เกิดเมฆซึ่งสะท้อนรังสีของดวงอาทิตย์ซึ่งควบคุมภาวะโลกร้อน อย่างไรก็ตาม ผลกระทบนี้เป็นไปในทางบวกเท่านั้น จนกว่าการดูดซึม CO2 จากมหาสมุทรจะลดลง (เนื่องจากความอิ่มตัวของก๊าซในน้ำ) ซึ่งเป็นสถานการณ์ที่แพลงก์ตอนพืชเนื่องจากธาตุเหล็ก III ที่ต่ำกว่าจะผลิตได้น้อยลง ไดเมทิลซัลไฟด์

การสูญเสียทางเศรษฐกิจมากขึ้น

กล่าวโดยสรุป เราสามารถพูดได้ว่าการเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศจะทำให้ความเป็นกรดและอุณหภูมิของน้ำทะเลเพิ่มขึ้น ดังที่เราได้เห็นแล้ว เรื่องนี้เป็นผลบวก เนื่องจากช่วยเพิ่มความสามารถในการละลายของธาตุเหล็ก III ซึ่งแพลงก์ตอนพืชดูดซับไว้เพื่อผลิตไดเมทิลซัลไฟด์ ช่วยลดภาวะโลกร้อน หลังจากจุดนี้ ความอิ่มตัวของ CO2 ที่ถูกดูดซับโดยสิ่งแวดล้อมทางทะเล บวกกับอุณหภูมิของน้ำที่เพิ่มขึ้น เปลี่ยนทิศทางของปฏิกิริยาเคมี ทำให้ก๊าซนี้ถูกดูดซับในปริมาณน้อยลง ทำร้ายสิ่งมีชีวิตที่กลายเป็นหินปูน และเพิ่มความเข้มข้นของก๊าซใน บรรยากาศ. ในทางกลับกัน การเพิ่มขึ้นนี้จะส่งผลให้ผลกระทบจากภาวะโลกร้อนรุนแรงขึ้น สิ่งนี้ทำให้เกิดวงจรอุบาทว์ระหว่างการทำให้เป็นกรดของมหาสมุทรกับภาวะโลกร้อน

นอกจากผลกระทบทั้งหมดที่อธิบายไว้แล้ว ด้วยการลดค่า pH ของมหาสมุทร จะมีผลกระทบทางเศรษฐกิจด้วย เนื่องจากชุมชนที่อิงกับการท่องเที่ยวเชิงนิเวศ (การดำน้ำ) หรือการประมงจะได้รับอันตราย

การทำให้เป็นกรดในมหาสมุทรยังสามารถส่งผลกระทบต่อตลาดโลกสำหรับคาร์บอนเครดิต มหาสมุทรทำหน้าที่เป็นแหล่งสะสมตามธรรมชาติของ CO2 ซึ่งเป็นผลมาจากการตายของสิ่งมีชีวิตหินปูน เนื่องจากการทำให้เป็นกรดส่งผลต่อการก่อตัวของเปลือกหอย จึงส่งผลต่อการสะสมในทะเลของ CO2 ที่เกิดจากการตายของสิ่งมีชีวิตที่เป็นปูนเหล่านี้ด้วย ดังนั้นคาร์บอนจะไม่ถูกเก็บไว้เป็นเวลานานในมหาสมุทรอีกต่อไปและกลายเป็นความเข้มข้นในปริมาณที่มากขึ้นในชั้นบรรยากาศ ทำให้ประเทศต่างๆ ต้องรับผลที่ตามมาทางการเงิน

ก้นทะเล

เทคโนโลยีการลดทอนความเป็นกรด

Geoengineering ได้พัฒนาสมมติฐานบางอย่างเพื่อยุติปัญหานี้ หนึ่งคือการใช้เหล็กเพื่อ "ปฏิสนธิ" มหาสมุทร ด้วยวิธีนี้อนุภาคโลหะจะกระตุ้นการเจริญเติบโตของแพลงก์ตอนซึ่งสามารถดูดซับ CO2 ได้ เมื่อตาย แพลงก์ตอนจะนำก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ลงสู่ก้นทะเล ทำให้เกิดการสะสมของคาร์บอนไดออกไซด์

อีกทางเลือกหนึ่งที่เสนอคือการเพิ่มสารอัลคาไลน์ลงในน้ำทะเลเพื่อให้ค่า pH สมดุล เช่น หินปูนบด อย่างไรก็ตาม ตามที่ศาสตราจารย์ Jean-Pierre Gattuso แห่งสำนักงานวิจัยแห่งชาติของฝรั่งเศส กล่าว กระบวนการนี้จะได้ผลเฉพาะในอ่าวที่มีการแลกเปลี่ยนน้ำอย่างจำกัดกับทะเลเปิด ซึ่งจะช่วยบรรเทาทุกข์ในท้องถิ่นได้ แต่ไม่สามารถนำไปใช้ได้จริงในระดับโลก เนื่องจากต้องใช้ พลังงานมากมายนอกจากจะเป็นทางเลือกที่มีราคาแพงแล้ว

ในความเป็นจริง การปล่อยคาร์บอนควรเป็นจุดสนใจของการอภิปราย กระบวนการทำให้เป็นกรดของมหาสมุทรไม่เพียงส่งผลกระทบต่อชีวิตทางทะเลเท่านั้น หมู่บ้าน เมือง และแม้แต่ประเทศต่างๆ ล้วนพึ่งพาการประมงและการท่องเที่ยวทางทะเลโดยสิ้นเชิง ปัญหาไปไกลเกินกว่าทะเล

ทัศนคติที่เฉียบแหลมมีความจำเป็นมากขึ้นเรื่อยๆ ในส่วนของทางการ กฎหมายว่าด้วยระดับการปล่อยมลพิษและการตรวจสอบที่เข้มงวดยิ่งขึ้น ในส่วนของเรา การลดคาร์บอนฟุตพริ้นท์ด้วยมาตรการเพียงเล็กน้อย เช่น การใช้ระบบขนส่งสาธารณะให้มากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในยานพาหนะที่ขับเคลื่อนด้วยแหล่งพลังงานหมุนเวียน หรือการเลือกใช้อาหารออร์แกนิกซึ่งมาจากการเกษตรคาร์บอนต่ำ แต่ทางเลือกทั้งหมดนี้เป็นไปได้ก็ต่อเมื่ออุตสาหกรรมเปลี่ยนวิธีการจัดการกับทรัพยากรธรรมชาติและจัดลำดับความสำคัญในการผลิตสินค้าที่ใช้วัตถุดิบที่ยั่งยืน

ดูวิดีโอเกี่ยวกับกระบวนการทำให้เป็นกรด: