Acidificación estuarina
Reducción de los valores de pH en los ecosistemas marinos costeros

La acidificación estuarina ocurre cuando el equilibrio del pH del agua en los ecosistemas marinos costeros, específicamente los de los estuarios , disminuye. El agua, generalmente considerada neutra en la escala de pH , normalmente está perfectamente equilibrada entre alcalinidad y acidez . Si bien la acidificación de los océanos se produce debido a la disminución continua del pH de los océanos de la Tierra, causada por la absorción de dióxido de carbono (CO 2 ) de la atmósfera, [1] el cambio de pH en los estuarios es más complicado que en el océano abierto debido a los impactos directos de la escorrentía terrestre, el impacto humano y la dinámica de las corrientes costeras. En el océano, el movimiento de las olas y el viento permite que el dióxido de carbono (CO 2 ) se mezcle con el agua (H 2 O) formando ácido carbónico (H 2 CO 3 ). A través del movimiento de las olas, este enlace químico se mezcla, lo que permite una mayor ruptura del enlace, que finalmente se convierte en carbonato (CO 3 ), que es básico y ayuda a formar conchas para las criaturas del océano, y dos moléculas de hidrón . Esto crea el potencial de amenaza ácida ya que los iones de hidrón se unen fácilmente con cualquier estructura de Lewis para formar un enlace ácido. [2] Esto se conoce como una reacción de oxidación-reducción .

La ecuación química básica es la siguiente:

CO 2 + H 2 O ⇌ H 2 CO 3 ⇌ HCO 3 + H + ⇌ CO 3 + 2 H +

Sin embargo, cuando este patrón de absorción se transfiere a un estuario , la acidez aumenta simplemente debido al volumen relativo. El agua del océano absorbe entre el 30 y el 40 por ciento de todo el CO2 emitido a la atmósfera y, sin embargo, debido a su inmenso volumen, sigue siendo relativamente resistente. [3] Los estuarios , al ser más pequeños en volumen, protegidos del movimiento de las olas y víctimas del impacto humano cuando se encuentran en un entorno urbano, no admiten fácilmente la mezcla de agua y, por lo tanto, evitan la descomposición básica. [4] Cuando esto se combina con el CO2 del impacto humano, como las emisiones de los automóviles o los fertilizantes, la oxidación se produce más fácilmente debido a la sobreabundancia de iones hidrones y cationes adicionales , lo que aumenta la tasa de aparición y la duración de la acidificación. [5] A medida que la acidez de los niveles de agua de los estuarios continúa fluctuando, varias especies que utilizan los estuarios como criaderos de desove han visto disminuciones en los niveles de reproducción. [6]

Causas del pH variable

Flujo de agua dulce

Un estuario se define como "un paso de agua donde la marea se encuentra con la corriente de un río". El pH de los estuarios es muy variable debido al flujo de agua dulce de los ríos y las aguas subterráneas, así como a la productividad primaria (exacerbada por la carga de nutrientes) y al afloramiento costero. El agua dulce de los ríos normalmente tiene un pH más bajo que el del océano (~7 en comparación con ~8). Los cambios estacionales y anuales en el caudal del río que ingresa a un estuario pueden cambiar el pH en unidades enteras. [7]

Fotosíntesis y respiración

La producción primaria (crecimiento de las plantas) cambia el pH diariamente, estacionalmente y anualmente. Durante la fotosíntesis, se elimina dióxido de carbono del agua, lo que aumenta el pH. Los organismos liberan dióxido de carbono durante la respiración. [8] Esto conduce a un ciclo diario de aumento del pH durante las horas del día y una disminución del pH durante la noche, cuando la respiración es dominante. De manera similar, el pH es más alto durante el invierno, cuando el pastoreo es bajo en comparación con la productividad. [9]

Efluente

Muchos estuarios sufren una carga de nutrientes proveniente de la escorrentía que contiene efluentes de aguas residuales o fertilizantes, naturales o artificiales. El aumento de nutrientes puede estimular la productividad primaria y alterar el equilibrio entre la productividad primaria y la respiración. Este proceso puede cambiar el pH en unidades enteras dentro del estuario. Ambos procesos dificultan la medición del cambio general del pH asociado con el aumento de los niveles de dióxido de carbono atmosférico. Esto provoca un cambio del pH en unidades enteras en el estuario. Esto dificulta la medición del cambio general del pH, así como del aumento de los niveles de dióxido de carbono atmosférico. [10]

Corrientes

Las áreas con surgencias costeras, como la costa oeste de América del Norte, han experimentado aumentos en la acidificación debido a la surgencia de aguas profundas más ácidas hacia el estuario. [11] Esto puede tener un efecto perjudicial en la supervivencia de los organismos calcificadores [12] porque los organismos tienen muchas más dificultades para formar y mantener sus conchas de carbonato de calcio. [3]

Impacto en la vida marina

Un cocolitóforo con muchos cocolitos (placas) formados a partir de carbonato de calcio.

A medida que el pH de los sistemas marinos disminuye, el carbonato de calcio (CaCO3 ) se disocia [3] para mantener el equilibrio químico . El carbonato de calcio es vital para los organismos calcificantes, como los mariscos, los corales y los cocolitóforos (un tipo de fitoplancton). La acidificación también daña a los microorganismos del medio ambiente. Estos organismos proporcionan directamente a los humanos una fuente de alimento o sustentan un ecosistema importante para los humanos. [13]

Investigación

Se está estudiando la acidificación de los estuarios para comprender los factores biológicos, químicos y físicos que afectan el pH en los estuarios. [14]

Referencias

  1. ^ Caldeira, Ken; Wickett, Michael E. (2003). "Oceanografía: carbono antropogénico y pH del océano". Nature . 425 (6956): 365. Bibcode :2003Natur.425..365C. doi : 10.1038/425365a . PMID  14508477. S2CID  4417880.
  2. ^ Weinhold, Frank; Carpenter, John E. (1988). La estructura de moléculas pequeñas e iones . Springer, Boston, MA. págs. 227–236. doi :10.1007/978-1-4684-7424-4_24. ISBN . 9781468474268.
  3. ^ abc Feely, RA; Sabine, CL; Lee, K; Berelson, W; Kleypas, J; Fabry, VJ; Millero, FJ (2004). "Impacto del CO2 antropogénico en el sistema CaCO3 en los océanos". Science . 305 (5682): 362–6. Bibcode :2004Sci...305..362F. doi :10.1126/science.1097329. PMID  15256664. S2CID  31054160.
  4. ^ Feely, Richard A.; Alin, Simone R.; Newton, Jan; Sabine, Christopher L.; Warner, Mark; Devol, Allan; Krembs, Christopher; Maloy, Carol (10 de agosto de 2010). "Los efectos combinados de la acidificación, la mezcla y la respiración de los océanos sobre el pH y la saturación de carbonatos en un estuario urbanizado". Ciencia estuarina, costera y de la plataforma . 88 (4): 442–449. Bibcode :2010ECSS...88..442F. doi :10.1016/j.ecss.2010.05.004.
  5. ^ Sammut, J.; Melville, MD; Callinan, RB; Fraser, GC (1995-04-01). "Acidificación estuarina: impactos en la biota acuática de los suelos sulfatados ácidos drenantes". Estudios geográficos australianos . 33 (1): 89–100. doi :10.1111/j.1467-8470.1995.tb00687.x. ISSN  1467-8470.
  6. ^ Urho, Lauri; Hildén, Mikael; Hudd, Richard (1990-04-01). "Reproducción de peces e impacto de la acidificación en el estuario del río Kyrönjoki en el mar Báltico". Biología ambiental de los peces . 27 (4): 273–283. doi :10.1007/BF00002746. ISSN  0378-1909. S2CID  22245513.
  7. ^ "PH de las vías navegables costeras".
  8. ^ NOAA "Educación sobre estuarios" Archivado el 29 de octubre de 2013 en Wayback Machine.
  9. ^ Feely, Richard A.; Alin, Simone R.; Newton, Jan; Sabine, Christopher L.; Warner, Mark; Devol, Allan; Krembs, Christopher; Maloy, Carol (2010). "Los efectos combinados de la acidificación, la mezcla y la respiración de los océanos sobre el pH y la saturación de carbonatos en un estuario urbanizado". Ciencia estuarina, costera y de la plataforma . 88 (4): 442–9. Bibcode :2010ECSS...88..442F. doi :10.1016/j.ecss.2010.05.004.
  10. ^ Consejo, Investigación Nacional; Estudios, División de Vida Terrestre; Comisión de Geociencias, Recursos Ambientales; Áreas, Comité de Gestión de Aguas Residuales para Áreas Urbanas Costeras (1993). EL PAPEL DE LOS NUTRIENTES EN LAS AGUAS COSTERAS | Gestión de aguas residuales en áreas urbanas costeras | The National Academies Press. doi :10.17226/2049. ISBN 978-0-309-04826-2.
  11. ^ Feely, RA; Sabine, CL; Hernandez-Ayon, JM; Ianson, D.; Hales, B. (2008). "Evidencia de afloramiento de agua corrosiva "acidificada" en la plataforma continental". Science . 320 (5882): 1490–2. Bibcode :2008Sci...320.1490F. CiteSeerX 10.1.1.328.3181 . doi :10.1126/science.1155676. PMID  18497259. S2CID  35487689. 
  12. ^ Orr, James C.; Fabry, Victoria J.; Aumont, Olivier; Bopp, Laurent; Doney, Scott C .; Feely, Richard A.; Gnanadesikan, Anand; Gruber, Nicolas; Ishida, Akio; Joos, Fortunat; Key, Robert M.; Lindsay, Keith; Maier-Reimer, Ernst; Matear, Richard; Monfray, Patrick; Mouchet, Anne; Najjar, Raymond G.; Plattner, Gian-Kasper; Rodgers, Keith B.; Sabine, Christopher L.; Sarmiento, Jorge L.; Schlitzer, Reiner; Slater, Richard D.; Totterdell, Ian J.; Weirig, Marie-France; Yamanaka, Yasuhiro; Yool, Andrew (2005). "Acidificación antropogénica de los océanos durante el siglo XXI y su impacto en los organismos calcificadores" (PDF) . Naturaleza . 437 (7059): 681–6. Código Bibliográfico :2005Natur.437..681O. doi :10.1038/nature04095. PMID  16193043. S2CID  4306199.
  13. ^ Witt, Verena; Wild, Christian; Anthony, Kenneth RN; Diaz-Pulido, Guillermo; Uthicke, Sven (2011). "Efectos de la acidificación de los océanos en la composición de la comunidad microbiana y los flujos de oxígeno a través de las biopelículas de la Gran Barrera de Coral". Microbiología ambiental . 13 (11): 2976–89. Bibcode :2011EnvMi..13.2976W. doi :10.1111/j.1462-2920.2011.02571.x. PMID  21906222.
  14. ^ Feely, Richard A.; Alin, Simone R.; Newton, Jan; Sabine, Christopher L.; Warner, Mark; Devol, Allan; Krembs, Christopher; Maloy, Carol (10 de agosto de 2010). "Los efectos combinados de la acidificación, la mezcla y la respiración de los océanos sobre el pH y la saturación de carbonatos en un estuario urbanizado". Ciencia estuarina, costera y de la plataforma . 88 (4): 442–449. Bibcode :2010ECSS...88..442F. doi :10.1016/j.ecss.2010.05.004.
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