Acid hóa đại dương là quá trình giảm liên tục độ pH của các đại dương trên Trái đất, gây ra do sự hấp thụ CO2 từ khí quyển; CO2 hòa tan phản ứng với nước tạo thành acid carbonic, acid carbonic lại phân ly thành ion bicarbonat (HCO3 -) và ion hydro (H+), làm tăng độ acid của đại dương. Hấp thụ CO2 khí quyển của đại dương gây ra acid hóa từ từ của đại dương. pH của nước biển bề mặt đã giảm khoảng 0,1 đơn vị so với thời điểm bắt đầu thời kỳ công nghiệp, tương ứng với việc tăng 26% của nồng độ ion H+. Các xu thế pH quan sát được nằm trong khoảng -0,0014 và -0,0024/năm tại vùng nước bề mặt. Trong lòng đại dương, các quá trình vật lý và sinh học tự nhiên, cũng như hấp thụ CO2 sinh ra do hoạt động của con người, có thể gây ra những thay đổi pH trong quy mô thập kỷ và thời gian dài hơn. Đại dương đang chứa carbon gia tăng do hoạt động của con người. Việc hấp thụ CO2 do hoạt động của con người nhiều khả năng đã gây ra hiện tượng acid hoá đại dương.

Tính đến nay, đại dương đã hấp thụ khoảng một phần ba CO2 chúng ta tạo ra, pH biển đã giảm hơn 0,1 đơn vị, tương ứng với sự gia tăng khoảng 29% nồng độ ion H+. Dự kiến pH sẽ giảm thêm 0,3 đến 0,5 đơn vị vào khoảng năm 2100.

Các tác động của acid hóa đại dương: việc tăng độ acid có thể có những hậu quả rất có hại, chẳng hạn như làm giảm tốc độ trao đổi chất, làm giảm các phản ứng miễn dịch, tẩy trắng rạn san hô. Điều này có thể có lợi cho một số loài, như làm tăng tốc độ tăng trưởng của sao biển, hoặc làm cho các loài sinh vật phù du có vỏ phát triển rất mạnh.

Tác động đến các sinh vật vôi hóa ở đại dương: khi pH của đại dương giảm, nồng độ ion carbonat cần thiết cho trạng thái bão hòa sẽ tăng lên và khi nồng độ carbonat của biển nằm dưới mức bão hòa này, các cấu trúc làm từ calci carbonat dễ bị hòa tan,

Tác động đến các rạn san hô: các rạn san hô là một trong những hệ sinh thái đa dạng nhất trên hành tinh, do đó khi đại dương bị acid hóa, san hô rất nhạy cảm khi pH trong nước giảm, vì vậy san hô sẽ mất màu, môi trường sống của nhiều rạn san hô bị mất dẫn đến gia tăng nguy cơ tuyệt chủng của nhiều loài sinh vật biển.

Các tác động sinh học khác: ngoài quá trình vôi hóa, các sinh vật có thể phải chịu các tác động bất lợi khác, trực tiếp hoặc gián tiếp... Acid hóa đại dương có thể làm thay đổi tính chất âm học của nước, tác động đến tấtcả các động vật sử dụng âm thanh để định vị bằng tiếng vang hoặc giao tiếp, hoặc có thể gia tăng hiện tượng thủy triều đỏ, góp phần vào sự tích tụ chất độc (như acid domoic, brevetoxin, saxitoxin) trong các sinh vật nhỏ, làm tăng khả năng ngộ độc của chúng.

Tác động đồng thời của quá trình đại dương ấm lên và quá trình khử oxy: acid hóa kết hợp với quá trình ấm lên của đại dương, chủ yếu là do CO2 và các khí thải nhà kính khác, có tác động tổng hợp đối với sự sống và môi trường biển. Sự ấm lên của biển cũng làm giảm khả năng hấp thụ ôxy từ khí quyển, làm trầm trọng thêm quá trình khử ôxy, là tác nhân gây ức chế thêm cho các sinh vật biển, do đó hạn chế chất dinh dưỡng, làm tăng nhu cầu trao đổi chất.

Tác động phi sinh học: acid hóa đại dương có thể dẫn đến giảm đáng kể quá trình lắng các trầm tích carbonat trong nhiều thế kỷ và thậm chí là hòa tan các trầm tích carbonat hiện có. Điều này sẽ làm cho biển có vai trò lớn hơn như một hầm chứa CO2.

Tác động đến hoạt động công nghiệp: acid hóa đại dương có thể làm suy giảm nghề cá thương mại, ngành công nghiệp du lịch và ảnh hưởng đến kinh tế, vì acid hóa đại dương gây hại cho các sinh vật vôi hóa vốn là nền tảng của mạng lưới thức ăn. Ví dụ: việc suy giảm các động vật chân cánh, sao biển vốn là nguồn thực phẩm đáng kể sẽ gây ra mối đe dọa nghiêm trọng cho toàn bộ hệ sinh thái.

Các phương pháp thích ứng

Giảm phát thải CO2: vào năm 2050, phát thải CO2 toàn cầu cần được giảm xuống dưới 50% so với vài chục năm trước. Acid hóa đại dương là hậu quả trực tiếp và thực sự của việc tăng nồng độ CO2 trong khí quyển và có khả năng gây hại nghiêm trọng cho các hệ sinh thái biển khi nồng độ CO2 trong khí quyển đạt 450 ppm trở lên. Giảm tích tụ CO2 trong khí quyển là giải pháp khả thi duy nhất để giảm thiểu acid hóa đại dương.

Hạn chế sự ấm lên của Trái đất xuống dưới 2°C như một mục tiêu của loài người đòi hỏi chúng ta phải giảm độ pH của bề mặt biển đáng kể, cỡ 0,16 đơn vị.

Kỹ thuật địa chất: phương pháp sử dụng hóa chất để chống lại tác động của acid hóa là tốn kém, ít hiệu quả và chỉ áp dụng được ở quy mô nhỏ và có thể gây ra những rủi ro không lường trước được cho môi trường biển. Kỹ thuật địa chất đã được đề xuất như là một phương pháp có thể hạn chế quá trình acid hóa đại dương. Cũng cần có nhiều nghiên cứu hơn để chứng minh rằng kỹ thuật này sẽ an toàn, với chi phí chấp nhận được.

Tài liệu tham khảo

• Kump, L.R.; Bralower, T.J.; Ridgwell, Ocean acidification in deep time, Oceanography, 2009
• Orr, J.C.; et al., Anthropogenic ocean acidification over the twenty-first century and its impact on calcifying organisms. Nature, 2005, 437 (7059).
• Gattuso, Jean-Pierre; Mach, K.J.; Morgan, Granger, Ocean acidification and its impacts: an expert survey, Climatic Change, April 2013