Syrezone i Chesapeake Bay identificeret

Et forskerhold, ledet af University of Delaware professor Wei-Jun Cai, har identificeret en zone med vand, der stiger i surhed i Chesapeake Bay.

Holdet analyserede lidt undersøgte faktorer, der spiller en rolle i havets forsuring (OA) - ændringer i vandkemi, der truer evnen hos skaldyr som østers, muslinger og kammuslinger for at skabe og vedligeholde deres skaller, blandt andre påvirkninger.

Den amerikanske geologiske undersøgelse definerer pH som "et mål for, hvor surt eller basisk vand er." PH-skalaen spænder fra 0-14, med 7 betragtes som neutrale. En pH mindre end 7 er sur, mens en pH større end 7 er alkalisk (basisk). Batterisyre, for eksempel, kan have en pH -værdi på 1, mens Milk of Magnesia måske har en pH -værdi på 10.

Ændringer i pH kan fortælle forskere noget om, hvordan vandets kemi ændrer sig.

I deres forskning, Cai og hans kolleger opdagede en "pH-minimumszone", der forekommer i en dybde på cirka 10-15 meter (~ 30-50 fod) i Chesapeake-bugten. PH -værdien i denne zone er omtrent 7,4, næsten 10 gange højere i surhed (eller en enhed lavere i pH) end hvad der findes i overfladevand, som har en gennemsnitlig pH på 8,2.

Denne zone formodes at skyldes en kombination af faktorer, mest vigtigt, fra syrer, der produceres, når bundvand rig på giftigt hydrogensulfid blandes opad. Holdet rapporterede resultaterne i et papir i Naturkommunikation den 28. august, 2017.

"Denne undersøgelse viser for første gang, at oxidationen af ​​hydrogensulfid og ammoniak fra bundvandene kan være en væsentlig årsag til lavere pH i kysthavene og kan føre til hurtigere forsuring i kystvande i forhold til det åbne hav, "sagde Cai, papirets hovedforfatter og en ekspert i havkemi og kulstofbevægelse gennem kystnære farvande.

Tidligere undersøgelser, herunder arbejde af Cai, har vist, at forsuring kan være særlig alvorlig i næringsrige kystvande, som ofte indeholder områder med for lidt ilt og høje niveauer af kuldioxid nær bunden. Imidlertid, forskere ved ikke nøjagtigt, hvor meget OA der forekommer i en stor bugt som Chesapeake Bay, selvom det er veldokumenteret, at landbrugs næringsstoffer, der kommer ind i vandet, har haft en progressiv indvirkning på, at bugten i bundens vand er blevet giftig, eller iltmangel, i sommermånederne i løbet af de sidste 50 år.

Kvantitativ model giver nye spor

Chesapeake Bay er den største flodmunding i USA. Ud over at give et blomstrende havmiljø til turisme og friluftsliv langs østkysten, bugten spiller en vigtig rolle i landets økonomi gennem høst af skaldyr, herunder skaldyr, som blå krabber og østers, og finfisk som stribet bas.

Under forskningskrydstogter ombord på UD's 146-fods forskerskib Hugh R. Sharp i august 2013 og 2014, UD -forskere Cai og George Luther og kolleger indsamlede vandprøver gentagne gange fra et dybt bassin i Chesapeake -bugten. Forskerne målte ilt, svovlbrinte, pH, opløst uorganisk carbon og total alkalinitet.

Da Cai analyserede dataene fra disse krydstogter og en anden i april 2015, han bemærkede, at Bugtens pH syntes at nå et minimum på dybder mellem 10-15 meter. For at forklare dette, Cai byggede en biogeokemisk model for at simulere måden, hvorpå ilt forbruges, og uorganisk kulstof og syrer produceres for at matche observationer målt i Chesapeake Bay. Ved hjælp af direkte hydrogensulfidmålinger indsamlet i bundvandet af Luther, Cai beregnede, hvor meget syre der skulle produceres for at forklare denne minimumszone.

Cai forklarede, at i kysthavet, generelt, der er en synergistisk effekt på OA, når overskydende næringsstoffer, der indføres i økosystemet fra land, forårsager planteovervækst, en proces kendt som eutrofiering, der forstyrrer vandets naturlige kemi og forårsager marine arter død. Når det organiske stof synker til bundsedimentet, forbruges det af bakterier, der puster, skaber overskydende kuldioxid, der blandes opad i vandsøjlen.

"Vandet er allerede lavere i pH, og når du tilføjer bare lidt mere kuldioxid og andre syrer, det skaber et vendepunkt, der fører til et fald i pH, "sagde Cai.

Han sammenlignede resultaterne af sin Chesapeake Bay -model med data fra Den Mexicanske Golf, som betragtes som et godt bufret system, der er i stand til at modvirke ændringerne fra OA og holde sig i balance. Men i store eutrofiske flodmundinger som Chesapeake Bay, de kombinerede miljø- og klimaændringer gør bugten mere sårbar, og de overskydende næringsstoffer og stigning i surhed kan tage en større vejafgift.

"I betragtning af, hvor udbredte iltfattige zoner der er i kystfarvande verden over, forståelse af disse processer vil give os mulighed for at forudsige forsuring af flodmundinger under forventede stigninger i kuldioxid og løbende afbødning af næringsstofindgange ved hjælp af ledelsesaktioner, "sagde Jeremy Testa, adjunkt ved University of Maryland Center for Environmental Science. "Disse resultater giver os mulighed for at identificere, hvor og hvornår skaldannende organismer som østers vil trives eller lide i fremtiden."

Teamets forskning viser, at opløsningen af ​​levende skaller og ikke-levende aragonit- og calcitmineraler i øjeblikket har tilvejebragt en selvregulerende mekanisme til at buffer eller forhindre Chesapeake Bay's bundvand i at blive surt.

Men hvad vil det betyde for økonomisk vigtige arter som østers og muslinger, hvis det samlede økosystem skubbes længere ud af balance?

Dette er et spørgsmål, forskergruppen gerne vil undersøge nærmere.

"Der er en grænse for Moder Naturens evne til selvregulering af disse systemer, "Sagde Cai.