31_acidifiation - Oceanacidification GS222D.Lund Lecture31...

Ocean acidification
GS222 – D. Lund
Lecture 31

Overview - this lecture
1) Acidity
2) The carbonate system
3) Saturation state
4) Impact on marine organisms

Acidity and dissolved CO
2
 When CO
2
dissolved in seawater it forms carbonic
acid, which releases hydrogen ions (H
+
) into
solution.

Acidity is a measure of the hydrogen ions in
solution, measure on the pH scale.

pH = -log [H
+
]

as [H
+
] increases, pH decreases.  log scale
means every unit decrease in pH is a 10-fold
increase in [H
+
]
Draw pH vs. [H
+
]

The carbonate system

Increase in [H
+
] causes consumption of carbonate
ion (CO
3
2-
)
Step 1. CO
2
+ H
2
O  H
2
CO
3
carbonic acid
Step 2. H
2
CO
3
 H
+
+ HCO
3
-
bicarbonate ion
Step 3. HCO
3
-
 H
+
+ CO
3
2-
carbonate ion

Carbonate ion is used by many organisms to build
calcium carbonate shells:
CO
3
2-
+ Ca
2+
 CaCO
3
Less carbonate ion in the water makes CaCO
3
more
likely to dissolve.

Saturation state

When seawater is saturated with respect to
carbonate ion, calcium carbonate can precipitate
Draw picture of carbonate ion vs. water depth.

Calcium ion not a limiting factor
 Why does deep water have lots of CO
2
?

As a result, carbonate ion content is low in deep
water.

Carbonate-rich sediments do not occur in the
deepest ocean
Draw picture of carbonate capped ridge.

Rate of acidity increase

In last 50 years, atmospheric CO
2
increased by
~75 ppm, or 1.5 ppm/year