Biến đổi khí hậu không chỉ gây ra sự gia tăng nhiệt độ toàn cầu mà còn kéo theo hàng loạt hệ quả nghiêm trọng, trong đó axit hóa đại dương là một trong những tác động nguy hiểm nhất đối với hệ sinh thái biển. Quá trình này bắt nguồn từ sự gia tăng nồng độ khí CO₂ trong khí quyển, khiến đại dương hấp thụ một lượng lớn CO₂. Khí CO₂ hòa tan trong nước biển tạo thành axit carbonic, dẫn đến giảm pH của đại dương, ảnh hưởng trực tiếp đến nhiều sinh vật biển.
Axit hóa đại dương là một quá trình hóa học xảy ra khi CO₂ hòa tan trong nước biển và phản ứng với nước để tạo thành axit carbonic (H₂CO₃). Axit này sau đó phân ly thành ion bicarbonate (HCO₃⁻) và ion hydro (H⁺), gây giảm pH của nước biển. Điều này khiến nước biển trở nên axit hơn, làm thay đổi hệ thống cân bằng hóa học trong đại dương và ảnh hưởng sâu sắc đến sinh vật biển.
Axit hóa đại dương không phải là một hiện tượng tự nhiên, đây là một hệ quả trực tiếp của biến đổi khí hậu. Khi nồng độ CO₂ trong khí quyển tăng lên do các hoạt động của con người, phần lớn khí CO₂ này được đại dương hấp thụ. Theo các nghiên cứu, khoảng 30% lượng CO₂ phát thải từ các hoạt động của con người được đại dương hấp thụ, làm tăng lượng CO₂ hòa tan trong nước biển và gây ra hiện tượng axit hóa.
Sự thay đổi pH của nước biển ảnh hưởng sâu sắc đến sinh vật biển, đặc biệt là những loài sử dụng canxi carbonat (CaCO₃) để tạo ra vỏ và cấu trúc cơ thể. Khi pH giảm, sự hình thành và duy trì vỏ canxi carbonat trở nên khó khăn hơn, khiến các sinh vật như san hô, ốc biển và các động vật có vỏ phải đối mặt với nhiều khó khăn trong việc phát triển và tồn tại.
San hô: San hô là một trong những sinh vật bị ảnh hưởng nặng nề nhất bởi axit hóa đại dương. Sự suy giảm pH có thể làm giảm khả năng san hô xây dựng vỏ và dẫn đến hiện tượng tẩy trắng san hô. Điều này có thể làm suy giảm các rạn san hô, môi trường sống của nhiều loài sinh vật biển.
Động vật có vỏ: Các loài động vật có vỏ, như nghêu, sò, và hàu, phụ thuộc vào canxi carbonat để tạo ra vỏ. Khi pH nước biển giảm, khả năng hình thành vỏ của các loài này sẽ bị ảnh hưởng, đe dọa đến sự tồn tại của chúng.
Các loài khác trong chuỗi thức ăn biển: Axit hóa đại dương còn tác động đến sự sinh trưởng và phát triển của phytoplankton và zooplankton – nguồn thức ăn chính cho nhiều loài cá và sinh vật biển. Điều này gây ảnh hưởng đến toàn bộ chuỗi thức ăn biển.
Để hiểu rõ hơn về axit hóa đại dương, các nhà khoa học sử dụng 4 tiêu chí quan trọng được coi là “The big four” để giám sát và đánh giá quá trình này. Các yếu tố này giúp theo dõi quá trình hòa tan CO₂ trong nước biển và đánh giá tác động đối với hệ sinh thái biển:
pH là gì: pH là chỉ số đo lường độ axit hay kiềm của một chất, phản ánh trạng thái nhiệt động học của tất cả các hệ thống axit-bazơ. Một dung dịch có tính axit khi số lượng ion hydro (H⁺) hoặc proton nhiều hơn so với ion hydroxit (OH⁻); ngược lại, dung dịch có tính kiềm khi số lượng ion hydroxit (OH⁻) nhiều hơn ion hydro (H⁺).
Tại sao phải đo pH của đại dương: Việc điều chỉnh pH là yếu tố quan trọng để duy trì điều kiện sống tối ưu cho các sinh vật và toàn bộ hệ sinh thái. Sự thay đổi pH có thể làm gián đoạn các chức năng tế bào thiết yếu và ảnh hưởng đến sức khỏe của sinh vật. Do đó, việc giám sát pH thường xuyên là một bước thiết yếu trong các lĩnh vực như khoa học môi trường, sinh thái học và hải dương học, nơi các nhà nghiên cứu quan tâm đến việc hiểu và thúc đẩy các hệ sinh thái khỏe mạnh. Các phép đo pH chính xác của đại dương đóng vai trò quan trọng trong việc hiểu các động thái phức tạp của hệ sinh thái đại dương và trong việc nghiên cứu axit hóa đại dương. Các phép đo pH có thể giúp các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về chu trình carbon trong đại dương, phát thải CO₂ và quá trình axit hóa đại dương.
Độ kiềm tổng là gì: Độ kiềm tổng là chỉ số đo lường khả năng của nước trong việc hấp thụ proton và trung hòa axit mà không làm thay đổi pH của hệ thống thủy sinh. Các phép đo Độ kiềm tổng cung cấp cái nhìn về khả năng đệm của một nguồn nước, điều này rất quan trọng để duy trì mức pH ổn định và hỗ trợ sự sống thủy sinh.
Tại sao phải đo Độ kiềm tổng: Việc đo Độ kiềm tổng giúp các nhà nghiên cứu điều tra tác động của axit hóa đại dương và biến đổi khí hậu đối với hệ sinh thái biển. Khi nồng độ CO₂ trong khí quyển tăng, các đại dương đóng vai trò như bể chứa carbon và hấp thụ một lượng lớn CO₂ thừa. Quá trình này làm thay đổi mức pH của nước biển và thường có tác động tiêu cực đến sự sống thủy sinh. Bằng cách đo Độ kiềm tổng, khả năng đệm của một nguồn nước đối với quá trình axit hóa có thể được đánh giá và theo dõi. Điều này giúp dự đoán tác động trong tương lai đối với sinh vật biển, bao gồm các loài sinh vật tạo vỏ canxi carbonat như rạn san hô và động vật có vỏ.
Nồng độ carbon vô cơ hòa tan là gì: Carbon vô cơ hòa tan (DIC) là chỉ số đo lường các dạng carbon vô cơ trong hệ thống carbonat thủy sinh. Khí CO₂ hòa tan trong nước, tạo thành axit carbonic (H₂CO₃), sau đó phân ly thành các thành phần khác nhau, bao gồm ion proton (H⁺), ion bicarbonat (HCO₃⁻) và ion carbonate (CO₃²⁻). Trong môi trường thủy sinh, nồng độ của từng thành phần, bao gồm DIC, có thể bị ảnh hưởng bởi pH của hệ thống, áp suất riêng phần CO₂ (pCO₂) và Độ kiềm tổng. Những yếu tố này đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì sự cân bằng hóa học của hệ thống carbonat và ảnh hưởng đến động thái carbon trong các môi trường nước. DIC bao gồm ba dạng của cacbon vô cơ hòa tan trong nước biển: CO₂ tự do (CO₂(aq)), Bicarbonate (HCO₃⁻) và Carbonate (CO₃²⁻).
Tại sao phải đo carbon vô cơ hòa tan: Các phép đo DIC giúp các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về vai trò của các hệ thống thủy sinh trong chu trình carbon toàn cầu, đặc biệt trong bối cảnh axit hóa đại dương và biến đổi khí hậu. Ví dụ, các phép đo DIC có thể cung cấp cái nhìn về hành vi của carbon, như nguồn và bể chứa carbon, cũng như đánh giá dòng chảy carbon. Chúng cũng có thể giúp giải thích quá trình phân tán carbon (ví dụ, sự hấp thụ carbon qua các quá trình hóa sinh, hóa học, hoặc đại dương).
Áp suất riêng phần CO₂ là gì: áp suất riêng phần của khí CO₂ (pCO₂), là chỉ số đo lường lượng khí CO₂ hòa tan trong dung dịch. Chỉ số này đại diện cho áp suất mà khí CO₂ tác động lên một hỗn hợp khí, như trong môi trường nước hoặc khí quyển. Đối với các hệ thống cacbon thủy sinh, pCO₂ được biểu thị dưới dạng CO₂(aq) và được báo cáo theo đơn vị micro-atmospheres (μatm).
Tại sao phải đo áp suất riêng phần CO₂: Các phép đo pCO₂ giúp các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về vai trò và sự trao đổi CO₂ trong các môi trường khí quyển và đại dương. Khi mức pCO₂ trong khí quyển tăng, CO₂ sẽ hòa tan vào đại dương cho đến khi đạt được sự cân bằng. Ngoài ra, các phép đo pCO₂ còn cung cấp thêm thông tin về các quá trình sinh học, như quang hợp và hô hấp của các sinh vật thủy sinh.
>> Xem thêm: Giải Pháp Nuôi Trồng Thủy Sản Đột Phá Cho Thời Đại Mới
Để giúp các nhà nghiên cứu giám sát và phân tích về axit hóa đại dương, LASI cung cấp các giải pháp toàn diện và đồng bộ với các thiết bị nghiên cứu tiên tiến, hỗ trợ đo lường các thông số quan trọng trong quá trình nghiên cứu axit hóa đại dương.
LI-5300A: Hệ thống đo Carbon vô cơ hòa tan (DIC), giúp theo dõi lượng CO₂ hòa tan trong nước biển, một yếu tố quan trọng phản ánh khả năng hấp thụ CO₂ từ khí quyển.
LI-5400A: Hệ thống đo Áp suất riêng phần CO₂ (pCO₂), hỗ trợ giám sát sự trao đổi CO₂ giữa khí quyển và đại dương.
LI-5700A: Hệ thống đo pH nước biển, giúp theo dõi sự thay đổi pH của nước biển với độ chính xác cao.
LI-5800A: Hệ thống đo Độ kiềm tổng (TA), giúp đánh giá khả năng chống lại axit hóa của đại dương.
MX800: Thiết bị ghi dữ liệu đa thông số, đo các yếu tố như nhiệt độ, độ mặn, oxy hòa tan (DO), và áp suất, giúp giám sát các yếu tố vật lý ảnh hưởng đến axit hóa đại dương.
>> Xem thêm: Kích Hoạt Chiến Lược Net Zero Với Tín Chỉ Carbon
Axit hóa đại dương là một trong những hậu quả nghiêm trọng của biến đổi khí hậu, đe dọa sự sống của hàng triệu sinh vật biển và tác động đến toàn bộ chuỗi thức ăn và hệ sinh thái biển. Việc nghiên cứu và giám sát quá trình axit hóa là rất quan trọng để hiểu rõ hơn về những thay đổi này và tìm ra các giải pháp bảo vệ môi trường biển.
Liên hệ với LASI để có giải pháp nghiên cứu toàn diện trong việc giám sát và bảo vệ đại dương trước tác động của axit hóa và biến đổi khí hậu.
CÔNG TY CỔ PHẦN VẬT TƯ KHOA HỌC KỸ THUẬT LASI
Bài viết liên quan
Giới thiệu Hệ thống quan trắc thông lượng CO2 – Carbon Node Hệ thống quan trắc thông lượng CO2 là giải pháp tiên tiến trong việc giám sát carbon, cung cấp các phép đo trực tiếp và chính xác về dòng khí carbon dioxide (CO₂) trong các hệ sinh thái. Hệ thống được thiết kế […]
Giới thiệu Hệ thống quan trắc khí nhà kính Eddy Covariance Hệ thống quan trắc khí nhà kính Eddy Covariance (EC) là một phương pháp khoa học được sử dụng rộng rãi để đo lường các dòng khí giữa hệ sinh thái và khí quyển. Đây là những phương pháp “tiêu chuẩn vàng” để nghiên […]
Giới thiệu Hệ thống Quan trắc Khí nhà kính bằng Buồng đo tự động Phương pháp buồng đo là một trong những kỹ thuật phổ biến để đo nồng độ và dòng trao đổi khí nhà kính như CO₂, CH₄, và N₂O giữa bề mặt đất hoặc nước với khí quyển. Phương pháp này đặc […]
Giới thiệu Hệ thống giám sát bốc hơi và thoát hơi nước Hệ thống giám sát bốc hơi và thoát hơi nước là giải pháp toàn diện và tiên tiến để đo lường thoát hơi nước thực tế (Evapotranspiration – ET). Khác với các phương pháp gián tiếp ước lượng ET qua chỉ số thực vật, […]
Giới thiệu Hệ thống đo phát thải khí nhà kính từ đất Hệ thống đo phát thải khí nhà kính từ đất là giải pháp đo lường linh hoạt, giúp nghiên cứu sự phát thải khí từ đất, bao gồm CO₂, CH₄ và N₂O. Hệ thống này được thiết kế để thu thập dữ liệu […]
Giới thiệu Hệ thống giám sát phát thải khí nhà kính từ đất Hệ thống giám sát phát thải khí nhà kính từ đất là giải pháp đo lường tự động và liên tục các khí nhà kính như CO₂, CH₄ và N₂O. Với khả năng kết nối đến 36 buồng đo, hệ thống cho phép […]
Giới thiệu Hệ thống phân tích Carbon trong Môi trường nước Hệ thống Phân tích Carbon trong Môi trường nước cung cấp các công cụ tiên tiến để đo lường và phân tích các thông số liên quan đến carbon trong các hệ thống nước như đại dương và sông hồ. Các hệ thống thiết […]
