Одна из самых тревожных проблем современной экологии в некоторых районах мира уже достигла критического уровня, влияя на морские экосистемы — закисление (подкисление) и окисление воды в океане. Это два разных, но важных для водных экосистем процесса. Они происходят под влиянием химических реакций, в том числе из-за деятельности человека, и влияют на состав, здоровье и биологическое разнообразие морской среды.
В статье расскажем, где ситуация особенно остра, что делают учёные и правительства для снятия проблемы. Наглядно покажем, как каждый из нас может снизить свой углеродный след, чтобы океану стало легче.
В чём суть проблемы?
Окисление и закисление воды в океане — это два взаимосвязанных процесса, происходящих под влиянием как естественных, так и антропогенных факторов. Давайте разберём, в чём разница между ними, из-за чего они происходят и какие последствия несут.
Подкисление — это процесс снижения pH морской воды (т.е. увеличение кислотности), вызванный поглощением океанической водой углекислого газа (CO₂) из атмосферы. Содержащийся в воздухе углекислый газ растворяется в море и вступает в химическую реакцию с водой, образуя угольную кислоту, которая частично распадается с образованием ионов водорода. Это снижает рН воды и делает её более кислой.
Активизируется процесс роста концентрации CO₂ в атмосфере из-за сжигания ископаемого топлива и других видов деятельности человека. Океан — это слабощелочная среда. Средний pH морской воды в норме около 8.2, но из-за закисления за последние 100 лет этот показатель снизился до 8.1, а в некоторых районах — еще ниже. Цифра кажется незначительной, но pH — логарифмическая шкала, и даже изменение на 0.1 означает 30% рост кислотности!
Окисление — это химический процесс передачи электронов с участием кислорода. В морской среде такие реакции изменяют химический состав воды. Окислительные процессы активизируются при загрязнении океанов органическими веществами и сточными водами. Когда органических веществ слишком много (например, при эвтрофикации), бактерии активно их окисляют, расходуя весь доступный кислород. Это приводит к «мёртвым зонам», то есть к образованию регионов с острым дефицитом кислорода в воде.
Последствия изменения кислотности воды
Пагубные результаты для морской флоры и фауны очевидны.
- Моллюски, кораллы, планктон используют карбонат кальция (CaCO₃) для создания раковин и скелетов. Повышенная кислотность разрушает эти структуры или мешает их формированию.
- Страдают коралловые рифы, мидии, устрицы, морские ежи, кальмары и мелкие организмы — основа пищевых цепей. Это может привести к массовым изменениям морской экосистемы и снижению биоразнообразия. Нарушаются пищевые цепи, снижается добыча рыбы.
- Прибрежные сообщества и страны, где рыболовство — важная часть дохода, несут экономический ущерб. Океан хуже справляется с улавливанием CO₂, как следствие ускоряется глобальное потепление.
Если не будут приняты меры по декарбонизации и выбросы углекислого газа не снизятся, то к 2100 году кислотность океанической воды снизится до рН 7,8, что будет иметь катастрофические последствия для экологии.
Где закисление особенно критично?
Арктика. Океан здесь холодный и лучше растворяет CO₂, что ускоряет закисление. Это угрожает жизни таких видов, как зоопланктон и фитопланктон с раковинами — важный источник пищи для рыбы и китов.
Коралловые рифы. (Тихий и Индийский океаны). Большой Барьерный риф (Австралия), рифы в Индонезии и Филиппинах уже теряют способность к регенерации. Кислая среда мешает кораллам строить скелеты, а рифы — это дом для четверти всех морских видов.
Северное море и Балтийское море. Интенсивное судоходство, загрязнение и выбросы CO₂ повышают кислотность воды.
Как учёные борются с закислением?
Мониторинг и наблюдение. Устанавливаются спутники, буи и подводные станции, отслеживающие pH, температуру и концентрацию CO₂.
Локальная защита морских экосистем. Создаются морские охраняемые зоны, где исключена деятельность, усиливающая стресс для водных обитателей. Восстанавливаются морские луга и водоросли (например, ламинарии) — они поглощают CO₂, уменьшая кислотность локально.
Выращивание устойчивых видов. Учёные экспериментируют с выведением раковинных и коралловых видов, более устойчивых к кислым условиям.
Щелочные добавки. Ведутся эксперименты с добавлением веществ, повышающих pH (например, карбоната кальция или гидроксида кальция), в воду — локальная реминерализация. Этот метод пока на стадии пилотного проекта в Новой Зеландии, Австралии и США.
Декарбонизация. Главная стратегическая цель — сокращение выбросов CO₂. Это включает в себя переход на чистую энергетику, улучшение транспорта, развитие технологий улавливания и хранения углерода (CCS).
Усилия в России и мире по борьбе с закислением океана
Если не остановить окисление вод морей и океанов, рыбный промысел станет менее устойчивым, цены на морепродукты вырастут. Экосистемы океана станут беднее, биоразнообразие уменьшится. Снизится способность океана поглощать углекислый газ, что ускорит климатический кризис.
Учёные и международные организации активно работают над проблемой закисления как в России, так и по всему миру. Программа GEMS‑Ocean (Global Environmental Monitoring System) от ЮНЕСКО / ЮНЕП включена в “Десятилетие океана” (2021–2030). Она расширяет сеть мониторинга и отслеживает уровень pH океанических вод в реальном времени по всему миру.
Международный координационный центр МАГАТЭ участвует в исследованиях по изучению изменений кислотности океана с помощью ядерных и изотопных методов. Мониторинг позволяет регистрировать динамику изменений и предупреждать экокатастрофы.
Россия участвует в программах УНО и ЮНЕСКО. На федеральном и региональном уровне создаются сети мониторинга и научные проекты. Например, через Арктическую комиссию РФ ведётся усиленное изучение океанологических явлений, включая увеличение кислотности воды, в рамках проекта “Десятилетие океана”.
Что может сделать каждый?
Многим, живущим в глубине материков людям кажется, что проблема окисления вод морей и океанов их не касается. Так думать — большая ошибка. Личный вклад каждого человека в уменьшение закисления мирового океана — это снижение собственного углеродного следа. Вот что можно сделать:
- Сокращать выбросы CO₂. Меньше использовать автомобиль, по возможности ходить пешком, ездить на велосипеде, пользоваться общественным транспортом. Выбирать электромобили или гибриды, если есть такая возможность.
- Энергоэффективность дома. Переходить на энергоэффективные приборы (с классом A++ и выше). Выключать свет и электроприборы, когда они не используются. Утеплить жилище, чтобы снизить потребность в отоплении и кондиционировании.
- Минимизировать пластиковые отходы, особенно одноразовый пластик.
- Поддерживать инициативы и рассказывать другим о проблеме. Сажать деревья, участвовать в экологических акциях. Поддерживать фонды и инициативы по защите морской среды и лесов, которые поглощают CO₂. Поддерживать экологически ответственные компании и проекты.
Чем меньше CO₂ попадает в атмосферу из-за жизнедеятельности каждого из нас, тем меньше его растворяется в океане, а значит, пусть немного, но эффективнее решается проблема окисления вод морей и океанов.
