ترکیب تکنیک های مدیریت سنتی برای مبارزه با اثرات اسیدی شدن اقیانوس ها

اسیدی شدن اقیانوس‌ها

اسیدی شدن اقیانوس‌ها عبارت است از کاهش PH اقیانوسهای زمین که بر اثر افزایش دی‌اکسید کربن(CO ₂ ) در جو رخ می‌دهد. آب دریاها اندکی بازی (باز در شیمی، ماده‌ای است که محلول آبی آن یون‌های هیدروکسید (^–OH) آزاد می‌کند.) است و اسیدی‌ شدن اقیانوس بیشتر به معنی تغییر در جهت شرایط خنثی است تا اسیدی شدن. به‌طور تخمینی ۳۰ تا ۴۰ درصد دی‌اکسید کربنی که توسط انسان‌ها مانند سوزاندن سوخت های فسیلی (مثل گازهای خروجی خودرو) و تغییر کاربری زمین (مثل جنگل زدایی) در جو منتشر می‌شود، در آب اقیانوس‌ها، دریاچه‌ها و رودخانه‌ها حل می‌شود. 
بخشی از آن با آب ترکیب می‌شود و کربنیک اسید ایجاد می‌کند. برخی مولکولهای اسیدکربنیک تجزیه می‌شود و یون‌های بی‌کربنات و هیدروژن تولید می‌شود. تخمین زده می‌شود که PH سطح اقیانوس‌ها از سال 1751 تا 1996 از 8.25 به 8.14 کاهش یافته‌ است. این تغییر معادل با ۳۰٪ افزایش غلظت یون هیدروژن در آب اقیانوس‌ها است که پیامدهای گسترده ای برای اقیانوس و موجوداتی که در آنجا زندگی می کنند دارد.

مقیاس pH چیست؟

پی‌اچ یا پ هاش (به انگلیسی: pH) مقیاسی برای تعیین میزان اسیدی یا بازی بودن یک محلول آبی است. هرچه محلول اسیدی تر باشد عدد pH کوچکتر و هر چه بازی تر(یا قلیایی‌تر) باشد، عدد pH بزرگتری خواهد داشت. در دمای اتاق (۲۵ درجه سلسیوس)، آب خالص نه خاصیت اسیدی و نه خاصیت بازی دارد و در نتیجه، عدد pH آن برابر ۷ خواهد بود.
مقیاس pH یک مقیاس لگاریتمی بوده و نشان دهنده معکوس غلظت یون هیدروژن موجود در محلول است (یعنی هر چه pH کمتر باشد، غلظت یون هیدروژن بیشتر است). در دمای ۲۵ درجه سلسیوس، هر محلولی که pH کمتر از ۷ داشته باشد، اسیدی و هر محلولی که pH بزرگتر از ۷ داشته باشد محلولی بازی خواهد بود. مقدار pH خنثی بستگی به دمای محیط دارد. هر چه دما بیشتر باشد مقدار pH خنثی از ۷ کمتر خواهد بود. مقدار pH برای اسیدهای فوق قوی حتی می‌تواند زیر صفر و برای محلول‌های بازی فوق‌العاده قوی بالای ۱۴ شود.

pH به صورت لگاریتم در مبنای ۱۰ معکوس فعالیت یون‌های هیدروژن، ، در یک محلول تعریف می‌شود:

گمان می‌رود که افزایش اسیدیته منجر به نتایج آسیب‌زای بالقوه‌ای در ارگانیسم‌های آبی شود. از جمله این آسیب‌ها می‌توان به کاهش فعالیت‌های متابولیکی و پاسخ‌های ایمنی در برخی ارگانیسم‌ها و ایجاد پدیدهٔ سفید شدن مرجان‌ها اشاره کرد. با افزایش غلظت یون‌های آزاد هیدروژن، کربنیک اسید اضافی که در آب ایجاد می‌شود، منجر به تبدیل یون‌های کربنات به بی‌کربنات می‌شود. این فرایند قلیاییت اقیانوس‌ها را کاهش نمی‌دهد و حتی ممکن است در بلند مدت منجر به افزایش آن شود. کاهش میزان یون کربنات می‌تواند تشکیل کربنات کلسیم توسط ارگانیسم‌های آهکی آبی مانند مرجان‌ها و برخی پلانکتونها را سخت‌تر کند و چنین ساختارهایی را در برابر انحلال آسیب‌پذیر کند. تداوم اسیدی شدن اقیانوس‌ها می‌تواند آیندهٔ زنجیره‌های غذایی مرتبط با اقیانوس‌ها را تهدید کند.

دست‌کم بخشی از فرایند فعلی اسیدی شدن اقیانوس‌ها ناشی از فعالیت‌های انسانی است؛ ولی در گذشته نیز چنین پدیده‌ای رخ داده‌ است و فروپاشی اکولوژیکی ناشی از آن اثرات بلندمدتی بر چرخه جهانی کربن و اقلیم داشته‌ است. قابل‌ توجه‌ترین نمونه، حداکثر حرارتی پالئوسن-ائوسن است که حدود ۵۶ میلیون سال پیش رخ داده‌ است. طی این رخداد، مقادیر بزرگی کربن به اقیانوس‌ها و جو وارد شد و منجر به انحلال رسوبات کربناتی در همهٔ حوضه‌های اقیانوسی شد.

تحقیقات جدیدی که روز دوشنبه در نشست GSA Connects 2022 انجمن زمین‌شناسی آمریکا ارائه شد، استراتژی مبتنی بر تکنیک‌های بومی را ارزیابی کرد که ممکن است به کاهش اثرات اسیدی شدن اقیانوس‌ها بر موجودات آهکی‌کننده کمک کند.

دکتر هانا هنسل کاندیدای دانشگاه کالیفرنیا، دیویس، رهبری مطالعه‌ای را بر عهده دارد که آزمایش می‌کند آیا افزودن پوسته صدف پودر شده به رسوبات می‌تواند به افزایش pH آب منفذی کمک کند و همچنین به کلسیفیکاسیون موجودات دریایی موجودات دریایی کمک کند یا خیر.

هنسل می‌گوید: «یکی از چیزهایی که بی‌مهرگان دریایی در رابطه با تغییرات آب و هوایی باید با آن دست و پنجه نرم کنند اسیدی شدن اقیانوس است.” هنگام تحقیق بر روی بی مهرگان دریایی که پوسته ها و اسکلت هایشان را از کربنات کلسیم می سازند، به تحقیقات گروه مختلفی از مردم در بریتیش کلمبیا رسیدم که در مزرعه های پرورش صدف کار می کردند، یک روش مدیریت صدف بومی.”

مزرعه پرورش صدف شکلی قدیمی از مدیریت ساحلی بومی در آلاسکا، بریتیش کلمبیا و ایالت واشنگتن هستند که معمولاً شامل ساختن یک دیوار صخره ای در منطقه جزر و مدی است که یک تراس ساحلی هموار ایجاد می کند. مزرعه های صدف زیستگاهی را که صدف‌ها در آن رشد می‌کنند گسترش می‌دهند و بهره‌وری را افزایش می‌دهند. پودر صدف دریایی یا هش پوسته صدف نیز گاهی به این محیط ها اضافه می شود تا به رشد صدف کمک کند.

افزودن قطعات اضافی از مواد صدفی به رسوبات ممکن است به مقاومت آب در برابر اسیدی شدن کمک کند زیرا آنها در آب حل می شوند و یون ها را آزاد می کنند. دکتر هنسل آزمایش‌های آزمایشگاهی را با استفاده از صدف‌های جوان گردن کوچک اقیانوس آرام ( Leukoma staminea )، موجودات زنده‌ای هستند که در رسوبات پنهان می شوند، انجام داد تا آزمایش کند که چگونه افزودن پودر صدف دریایی(هش پوسته) یا قطعاتی از صدف به رسوبات ممکن است بر pH و قلیایی بودن آب و شرایط آهکی کردن صدف‌ها تأثیر بگذارد.

هنسل پوسته‌های صدف مرده را از خلیج محلی کالیفرنیا جمع‌آوری کرد تا آن را به پودر تبدیل کند و سپس آن را به صدف‌های جوان گردن کوچک اقیانوس آرام که به مدت 90 روز در آب اسیدی شده و آب دریای کنترل شده رشد داده شده بودند، اضافه کرد. صدف ها نیز بدون پودر پوسته و قطعات اضافی در آب دریا اسیدی شده و کنترل شده رشد کردند.

هنسل با تجزیه و تحلیل pH و قلیایی بودن آب نفوذی در رسوبات و آب پوشانده دریافت که افزودن هش پوسته باعث افزایش pH و قلیائیت سیالات منافذ در شرایط اسیدی و کنترل آب دریا می شود. بنابراین، هش پوسته اضافه شده، ساختار شیمیایی مایعات منفذی را تغییر داده و حائلی در برابر شرایط اسیدی ایجاد می کند، که می تواند به تقویت کلسیفیکاسیون بیولوژیکی کمک کند.

در حالی که این آزمایش‌ها با استفاده از هش پوسته در آزمایشگاه انجام شده است، گام مهم بعدی مشاهده چگونگی عملکرد این تکنیک در یک محیط طبیعی است.

دکتر هنسل گفت: “تابستان آینده ما این آزمایش را در آب های واقعی اقیانوس انجام خواهیم داد تا ببینیم آیا روند مشابهی با آزمایشات انجام شده خواهیم داشت.”

با توجه به دانش دیرینه بومی در مورد مزایای فراوان افزودن هش پوسته و داده‌های تجربی اکنون که توانایی آن را در کمک به محافظت در برابر شرایط اسیدی نشان می‌دهد، هش پوسته ممکن است ابزار مفیدی برای مبارزه با اثرات محلی اسیدی شدن اقیانوس باشد.

با تحقیقات و همکاری بیشتر بین مدیران منابع طبیعی، دانشمندان بومی و شهروندان و صنعت پرورش آبزیان، ما فکر می کنیم که می توان از آن در پرورش آبزیان تجاری به عنوان روشی دقیق و مستقیم برای محافظت از ارگانیسم های خاصی استفاده کرد که در شرایط اسیدی عملکرد ضعیفی دارند. دکتر هنسل گفت: تأثیر هش پوسته(یا پودر صدف دریایی) می‌تواند پیشرفتی در اسید زدایی اقیانوس ها ایجاد کند.