Sistema Carbonato Marinho e Acidificação dos Oceanos

As reações entre dióxido de carbono dissolvido, bicarbonato e íons carbonato formam a maquinaria química que tampona o pH do oceano, armazena a maior parte de seu carbono inorgânico e está sendo desequilibrada pelo aumento do dióxido de carbono atmosférico.

Definition

O sistema carbonato marinho é o conjunto acoplado de equilíbrios químicos que ligam dióxido de carbono, ácido carbônico, bicarbonato e íons carbonato na água do mar; a acidificação dos oceanos é o declínio contínuo do pH da água do mar e da saturação de carbonato causada pela absorção oceânica de dióxido de carbono antropogênico.

Scope

Este tópico abrange os equilíbrios do sistema carbonato da água do mar, os parâmetros mensuráveis de pH, alcalinidade total, carbono inorgânico dissolvido e pressão parcial de dióxido de carbono; a capacidade de tamponamento da água do mar; o estado de saturação dos minerais de carbonato de cálcio; e as causas e consequências biológicas da acidificação dos oceanos.

Core questions

• Como os equilíbrios de carbonato distribuem o carbono inorgânico entre suas espécies químicas?
• O que pH, alcalinidade, carbono inorgânico dissolvido e pressão parcial de dióxido de carbono medem, respectivamente?
• Como o sistema carbonato tampona a água do mar contra mudanças no pH?
• Por que o aumento do dióxido de carbono diminui o pH da água do mar e o estado de saturação do carbonato de cálcio?

Key theories

Equilíbrios de carbonato e tamponamento

O dióxido de carbono dissolvido reage para formar ácido carbônico que se dissocia em bicarbonato e carbonato, um sistema que resiste à mudança de pH e particiona o carbono entre as espécies de acordo com o pH e a temperatura.

Acidificação e saturação de carbonato de cálcio

O dióxido de carbono adicionado aumenta as concentrações de íons hidrogênio e bicarbonato, enquanto diminui o íon carbonato, reduzindo o estado de saturação de aragonita e calcita e estressando os organismos calcificadores.

Mechanisms

Quando o dióxido de carbono se dissolve na água do mar, ele forma ácido carbônico, que se dissocia e libera íons hidrogênio; estes reagem com íons carbonato para formar bicarbonato, diminuindo o pH e esgotando os íons carbonato dos quais corais, moluscos e muitos plânctons dependem para construir conchas e esqueletos de carbonato de cálcio.

Clinical relevance

A acidificação dos oceanos ameaça recifes de coral, mariscos e pterópodes na base das teias alimentares marinhas, com consequências para a pesca e economias costeiras; o sistema carbonato também governa quanto dióxido de carbono o oceano pode absorver, sendo central para o orçamento global de carbono.

History

Revelle e Suess mostraram em 1957 que a química da água do mar limita a velocidade com que o oceano pode absorver o dióxido de carbono de combustíveis fósseis. A partir da década de 1990, medições sustentadas documentaram a queda do pH em mar aberto, e o termo acidificação dos oceanos entrou em uso generalizado na década de 2000, à medida que seus riscos biológicos se tornaram claros.

Key figures

• Roger Revelle
• Richard Feely
• Scott Doney

Seminal works

• zeebeWolfGladrow2001
• doney2009

Frequently asked questions

O que é alcalinidade total?

A alcalinidade total é uma medida da capacidade da água do mar de neutralizar ácidos, dominada por íons bicarbonato e carbonato; juntamente com outro parâmetro de carbonato, permite aos químicos calcular o sistema carbonato completo.

Por que a acidificação dos oceanos prejudica os organismos construtores de conchas?

A acidificação reduz a concentração de íons carbonato e diminui o estado de saturação do carbonato de cálcio, tornando mais difícil e energeticamente mais custoso para corais, moluscos e alguns plânctons construir e manter suas conchas.