Är surheten i oceanen och i vinäger jämförbar?

Bild från Wikipedia.

Som en komplettering till Lars Jonssons artikel om Ocean Acidification och Lubchencos kemilåda kommer här några synpunkter på Lubchencos experiment med att lösa upp kritor i vinäger (experimentet börjar omkring 6:40). Vinäger är en ättiksyralösning som typiskt har pH = 3,1.

Surheten mäts med pH som är tiologaritmen av halten av vätejoner i mol/dm3 med negativt tecken. Vi kan alltså beräkna vätejonkoncentrationen med formeln cH+ = 10^-pH mol/dm3.

Med god approximation kan vi sedan beräkna halten vätejoner med uttrycket yH = cH+/cH2O där cH2O är koncentrationen av vatten i mol/dm3 som vi kan sätta till 56 mol/dm3.

I havsvatten med pH = 8,2 är därför vätejonhalten 0,11 ppb = 0,11 vätejoner per en miljard vattenmolekyler. Vid pH = 8,1 är halten vätejoner 0,14 ppb, eller 27 % större. Så vad man räknat ut med datormodeller är alltså att vätejonhalten i oceanen har stigit med 0,03 ppb från 0,11 ppb vid förindustriell tid till 0,14 ppb i dagens läge (vätejonhalten i havet är alltså mycket lägre än koldioxidhalten i luften men det är riktigt att den enligt modellberäkningarna har stigit med 30%).

Hur kan dessa vätejonhalter relateras till Lubchencos experiment med upplösning av kritor i vinäger? Vi finner att i vinäger med pH = 3,1 är vätejonhalten 14000 ppb!

Lubchenco har alltså använt hundratusen gånger så hög vätejonhalt i sina experiment som i havet. Ändå ser man ingen dramatisk upplösning av kritorna på videon.

Dela detta inlägg

22 reaktion på “Är surheten i oceanen och i vinäger jämförbar?

  1. 1
    Ingvar Engelbrecht

    Vi lever i en dj-a Kafka-värld där vilka ”nutcases” som helst får utrymme!!
    Är det pressens (MSM)  fel??
    Varför inte koka ihop nån fullständig idiot-historia och fejka urprunget och skicka på MSM??
    Det enda de fastnar för är sånt som skapar en sensations-rubrik.
    Stoppa världen, jag vill hoppa av
     

  2. 2
    wannabe ekosof

    Påstående 1: Ökad halt CO2 leder till uppvärmning.
    Påstående 2: Ökad halt CO2 leder till ”försurning” av haven.
    men: Uppvärmningen har avstannat eftersom Kineserna numera eldar med kol som ökat svavelutsläppen. Detta svavelutsläpp lär motverka uppvärmningen som annars säkert kommit pga ökad halt CO2.

    Tidigare (1960-1970 talet)var detta svavel från fossilförbränning, slutligen i form av svavelsyra nedfall, en orsak bakom försurning av sjöar och skog.

    Varför är nu CO2 orsak bakom försurning medan svavelutsläppet numera inte försurar utan istället omskolats till att maskera den uteblivna uppvärmningen?

    Nutcase eller intelligent design(ed alarmism)?

  3. 3
    Lars Jonsson

    Tack Pehr för att ge en viss dimension till detta experiment. När jag först såg Lubchenco göra det var det inför senaten, eller ett senatsutskott under introduktion av Holdren. Då ställdes en fråga, att om någon hade något att invända skulle dom säga det nu, och församlingen teg. Ingen hade något att anmärka. På något vis visade det på hur relativt oskolade den politiska församlingen var, i ett så pass basalt experiment.

  4. 4
    Sten Kaijser

    Jag är säker på att de allra flesta på denna blogg vet att 
                     pH  +  p(OH)  =  14
    (vilket är anledningen till att  pH = 7  varken är surt eller basiskt)
    men det kanske finns någon som inte hade det aktuellt – det var ju ganska länge sedan en del av oss lärde oss kemi i skolan
     

  5. 6
    Lars Jonsson

    Ph börjar med stort P och litet h, pH har lite p och stort H, annars är skillnaden enbart i grad av positiv laddning räknad i tio-potenser. smiley

  6. 8
    Thomas

    Nu får man tänka på att kongressen innehåller folk som denna:
    http://www.youtube.com/watch?v=U5yNZ1U37sE
     
    Lubchencos påpekar tydligt att haven aldrig kommer att bli så sura som i hennes demonstration, att hon överdriver bara för att få resultat på någon minut under en demonstration. Se det som en lektion i hur pH fungerar för den som aldrig lärt sig/glömt.

  7. 9
    Jan

     #3 Lars Jonsson

    Du hävdar att våra politiska församlingar är oskolade. Det stämmer långt ifrån i alla fall. 

    Vår nya miljöminister Lena Ek har en jusristexamen från Lunds universitet och vår nya IT och energiminister Anna-Karin Hatt har en Fil kand i statsvetenskap och internationella relationer från Göteborgs universitet.

    När det gäller i alla fall dessa ministrar som ansvarar för frågor som debatteras på denna blogg finns det ingen anledning att hävda att de är oskolade.

     

  8. 10
    Pehr Björnbom

     
    Thomas #8,
     
    Man kan likna Lubchencos experiment med att man eldar stålull för att varna för faran med att bilar rostar, som ett stort och omfattande rosthot som kan leda till att alla bilar har försvunnit om några decennier.
     
    Havsvatten med lägre pH än som motsvarar stabilt kalciumkarbonat är korrosivt för kalkskalen. Men jag ser det som en logisk följd av evolutionsläran att de organismer som är beroende av kalkskal och kalkhaltiga skelett har utvecklat skyddsmekanismer mot denna korrosion. Det räcker med en tunn hinna på kalkskalets yta av någon fet substans så kan korrosionen förhindras (motsvaras av rostskyddsbehandling av bilar).
     
    Följande länk som jag stötte på av en tillfällighet är rätt intressant i sammanhanget:
    http://www.plantea.com/pH.htm
     

  9. 11
    Thomas

    Pehr #10, om det nu funnits ett reellt hot för att alla bilar försvunnit om något decennium pga rost, hur skulle du demonstrerat det på någon minut med lite enkla prylar du kan ha med dig till kongressen utan att hamna på Guantanamo som misstänkt terrorist? Lubchencos demontsration är naturligtvis inget bevis utan bara en illustration. 
     
    Evolutionen kan bara ge skydd mot sådant som brukar inträffa, men vad jag vet är nuvarande snabba höjning av CO2-halten unik. Och som tidigare påpekats är det stora hotet inte att kalkskalen direkt löses upp utan att det blir allt svårare att nybilda dem.

  10. 12
    Pehr Björnbom

     
    Thomas #11,
     
    Min poäng var naturligtvis att det inte finns något hot att bilarna skall försvinna på grund av att de rostar bort.
     
    Evolutionen kan bara ge skydd mot sådant som brukar inträffa, men vad jag vet är nuvarande snabba höjning av CO2-halten unik. Och som tidigare påpekats är det stora hotet inte att kalkskalen direkt löses upp utan att det blir allt svårare att nybilda dem.
     
    Tillåt mig tvivla på vad du skriver om den snabba höjningen. Dessutom var koldioxidhalten betydligt högre, dubbelt så hög som nu, för säg 10 miljoner år sedan. Vi talar här om organismer som funnits väldigt många miljoner år.
     
    Som jag tidigare påpekat så vet man att koralldjuren är anpassade till att bilda kalkskalspartiklar oberoende av pH i vattnet. De bildar partiklarna i en liten hålighet där vätejoner absorberas så att pH inne i denna hålighet i hög grad ökar. Detta innebär också att kalkskalspartiklarna bildas betydligt snabbare.
     
    Man kan se en analogi mellan koralldjurens tillverkning av kalkskal som inte är stabila mot korrosion och tillverkningen av stål som inte heller är stabilt mot korrosion.
     
    Förmodligen behöver koralldjuren dessutom dessa vätejoner som de absorberar i samband med produktionen av kalciumkarbonatpartiklarna för att bilda motsvarigheten till vår magsaft med ett lågt pH så att de kan smälta sin mat. Människans magsaft har pH = 2.
     

  11. 13
    Håkan Sjögren

    Jan # 9 : Hur mycket kemi och fysik ingår i en juristexamen eller en fil kand i statsvetenskap och internationella relationer? Det kan väl inte vara mycket.

    Mvh, Håkan.   

  12. 14
    Thomas

    Pehr #12, och min poäng var att det finns ett hot om försurning av oceanerna även om vetenskapliga presentationer av komplexa problem för folk med dåliga kunskaper kan verka lite barnsliga för dem med större kunskaper.
     
    ”Dessutom var koldioxidhalten betydligt högre, dubbelt så hög som nu, för säg 10 miljoner år sedan.”
     
    Givet tid så balanseras pH i haven även om CO2-halten är hög. Att haven nu blir surare beror på att det pumpas ut CO2 så fort att haven inte hinner buffras. Frågan du skall ställa dig är inte om CO2-halten varit högre utan om pH i haven varit lägre eller rentav om ändringen i pH varit snabbare. Långsamma förändringar är betydligt lättare för evolutionen att hantera.
     
    ”Som jag tidigare påpekat så vet man att koralldjuren är anpassade till att bilda kalkskalspartiklar oberoende av pH i vattnet.”


    Det finns en hel massa organismer i haven som kommer att reagera på olika sätt. Det finns några man sett inte verkar påverkas medan andra påverkas kraftigt. Skall vi offra de senare, och vad leder i så fall det till för konsekvenser? Läste du några av mina referenser i den tidigare tråden?


    ”Människans magsaft har pH = 2.”
     
    Vilket dock inte innebär att vi vill bada i vatten med pH =2.

  13. 15
    Pehr Björnbom

     
    Thomas #14,
     
    Att haven nu blir surare beror på att det pumpas ut CO2 så fort att haven inte hinner buffras.
     
    Jag anser att det än så länge är spekulationer att haven blir surare. Det krävs fortfarande mer trovärdiga observationer, inte bara teoretiska extrapolationer, för att acceptera detta som ett faktum.
     
    Av Helge Dranges föredrag på IVA-mötet (se länk ovan) framgick inga övertygande mätresultat. Modellberäkningarna, med modeller som bygger på väldigt många antaganden om både det ena och det andra (exempelvis antaganden om tidskonstanterna för koldioxidens överföring mellan olika delar i klimatsystemet), visar trots detta att problemen ligger långt fram i tiden jämfört med inverkan på klimatet.
     
    Man kan inte reducera haven till en oorganisk karbonatlösning. Varför skall alla de levande organismernas inverkan på pH vartefter mer koldioxid absorberas i havet negligeras?
     
    En annan viktig sak tycker jag är att när vi talar om att havets pH = 8,1 så är detta en bakgrundskoncentration av vätejoner. Utöver detta värde sker det hela tiden stora variationer, speciellt där det finns levande organismer. Detta är säkert en viktig orsak till att levande organismer av alla slag har pH- reglerande egenskaper.
     

  14. 16
    Måns B

    Pehr och Tomas
    För att svara på frågor som berör de ekologiska sambanden i exempelvis haven så måste man tänka som en ekolog. Där fungerar det aldrig att generalisera för då missar man viktiga faktorer (vilket naturligtvis egentligen inte gäller enbart för ekologi).

    Vi har redan vandrat genom vilka som är de kända och mest sannolika ekologiska effekterna av att CO2-halten stiger i ytvattnet som en effekt av förhöjt atmostfäriskt CO2. Där ser man redan en del av de ‘väntade’ effekterna på exempelvis små kalkskalsbyggande växt- och zooplankton, inklusive den variation i respons som är att förvänta av de förutsättningar som evolultionen gett olika organismer. Vad man dessutom ser är effekter som är svårare att tolka (som hämmad reproduktion och akustiska störningar) på lite större djup på högre organismer. Där kommer forksningen successivt att ge svar på en hel del frågor men säkert inte alla, samtidigt som det kommer att dyka upp nya som också behöver besvaras.
    En av frågorna som inte direkt hanteras politiskt (inte på samma sätt som exempelvis ekonomiska eller energirelaterade kriser i alla fall)är när dessa förändringar är att betrakta som ett miljöproblem. Som regel uppstår det politiska intresset när antingen en stor (viktig) grup människor lokalt eller regionalt påverkas negativt vid kraftiga störningar, alternativt när den generella påverkan riskerar att ge ekonomiska efterverkningar på större skala. Eftersom i alla fall det senare alternativet är en dynamisk process som tar ganska lång tid för att få fullt genomslag så väljer man ofta att blunda för de larm som kommer och lägger sin möda på att hantera mer akuta problem som är politiskt mer heta.

    Det är ju egentligen inget konstigt med detta eftersom politiker inte tänker som ekologer och deras mandatperioder som regel för länge sedan är över när konsekvenserna syns fullt ut.

    Men känner man till lite om evolutionen och de ekologiska processer som ligger bakom så inser man att när man har en långvarig riktad förändring av miljön så kommer man också att få långtgående konsekvenser. Detta är precis vad vi ser med exempelvis kolets globala omlopp.

    Som Tomas säger så har vi de senaste 200 åren påverkat det i en hastighet som är långt över de naturliga för de organismer som i dag är anpassade att leva i olika miljöer. Hastigheten är det som är intressant i förändringen. Det man ska förvänta sig är att organismer med relativt långsam reproduktion (säg ett eller några tillfälle om året) är de som först kommer att få problem att anpassa sig till förändringen (som vingsnäckorna=pteropoderna), medan organismer som förökar sig många gånger per år kommer att ha lättare att hinna med exempelvis cocclithophorerna.

    Vad man också bör fokusera på var och på vilken tidsskala är det ekooliskt relevant att diskutera effekterna av en ökad mängd vätejoner i havsvattnet. I första hand är det där man kan se att det finns begränsningar i systemen, exempelvis i de kalla högproduktiva vattnen där kalciumkompensationsprofilen ligger ytligt. Där spelar det ingen roll att det finns massor med löst kalk, på större djup eftersom det inte är tillgängligt för de organismer som behöver det för att bygga sin skelet. Som jag varit inne på tidigare så innebär en större energiåtgång att det antingen blir färre individer och/eller att de får lägre kvalitet (vilket påverkar deras överlevnad).

    Så att göra jämförelser av hur mycket det finns av det ena eller andra i hela havsvolymen är ekologiskt helt orelevant för just den här diskussionen, åtminstone på en relevant tidsskala.

    Det är också ekologiskt helt orelevant att göra jämförelser med hur det har varit en gång eftersom de organismer som lever nu har anpassningar beroende på hur det sett ut under den tidsperiod som de har gjort sina senaste anpassningar under. Förändrar vi (människan) dessa förutsättningar snabbare än vad de är ‘vana’ att anpassa sig till kommer också många att minska drastiskt och slutligen att försvinna (kanske inte över allt men i stora områden).

    Så man återkommer till den ursprungliga frågan, som i åtminstone den politiska diskussionen är den relevanta, när anser människan att vi har skapat ett problem.

    Någon här som känner sig kompetent nog att svara på den?

  15. 17
    Måns B

    Pehr och Tomas
    Ett tillägg till ursprungsinlägget bara, det är klart att experimentet är som att skjuta mygg med kanon. Det visar grovt på de fysikaliska effekterna av försurning. Det är förstås inte ekologiskt relevant alls. Kanske kan det rent av motverka syftet när man inser hur grovt experimentet är i jämförelse med de ekologiska kosekvenserna i verkligheten. Men jag håller med Tomas om att det som ett kemiskt experiment har ett pedagogiskt värde särskilt som Lubenco var tydlig över vad det var hon visade.

  16. 18
    Sten Kaijser

    Måns B,

    bara ett par små kommentarer. Det som kan hända när en population minskar drastiskt är att den dels delas upp geografiskt och i de små delpopulationerna så kan genetiska förändringar gå fortare. Det kan leda till att inom c:a 100 generationer så kan en art återkomma i flera olika varianter – eventuellt fortfarande tillräckligt lika för att kunna reproducera tillsammans. Något som jag kan ana som ett stort bekymmer och som möjligen kan bero på utfiskning, möjligen på något annat, är att maneterna tycks bli allt fler. Jag tror att det vore allmänt olyckligt om maneterna skulle bli en dominant livsform i haven. Vet du något om maneternas utbredning?

  17. 19
    Måns B

    Sten Kaiser #18
    Till att börja med så har du rätt i påpekandet om vilka de genetiska effekterna kan bli av minskade och isolerade populationer. Men fortsätter förändringen, dvs CO2-ökningen, så kommer inte heller dessa isolerade populationer att kunna klara sig någon längre tid. Vi ser ju ingen större variation i ökningshastigheten av CO2-halten i atmosfären, dvs den blir inte lägre under vissa tidsperioder som ofta är fallet i naturliga förlopp vilket ger lite mer tid för arter att anpassa sig, utan den fortsätter att öka dvs går i samma riktning allt snabbare.

    Angående maneterna så tyder all forskningen på att det är främst tre faktorer som gynnar dem. 1.  varmare ytvatten, 2 överfiske på de pradoter (rovdjurs) som finns då dem och 3. ökad tillförsel av näringsämnen (dvs övergödning).

    Det som är problematiskt med att maneterna ökar är att dom själva skapar en accelerande spiral genom att de dels konkurrerar ut de fiskyngel som sedan kan bli föda för predatorer på maneter. Dels så utsöndrar de andra typer av organiskt kol (DOM) än vad fiskar gör vilket förändrar bakterie- och planktonfloran till maneternas fördel. Tillsammans bidrar dessa faktorer till ett artskifte i ekosystemen genom att maneterna blockerar energi- och näringsflödet i de marina ekosystemen och själva blir toppredatorer. Dvs vi får ett ekosystem som i stort består av bakterier, växtplankton, zooplankton och maneter. Eftersom det finns tämligen få arter av fisk och andra större marina djur som äter maneter (och vi har hårt överfiske på de som gör det) så ser det för tillfället ut som om vi har denna utveckling i delar av haven på norra jordklotet. Exempelvis så är den amerikanska västkustfiskenäringen liksom den asiatiska hårt drabbade.

    Om det finns en koppling till CO2-halterna så har jag ännu inte sett någon forksning på detta, som att kalkbyggarna skulle vara mer snabbsmälta för maneterna på grund av tunnare kalkskal men jag har sett att det generellt förs sådana teorier (dvs i bredare perspektiv än för bara maneter och kalkbyggare).

    Sedan är maneter lite luriga eftersom de interagerar mellan arter också i olika stadier. Exempelvis så fångar och dödar de skandinaviska bränmaneterna öronmaneter (tror inte att de äter dem dock) medan öronmanternas medusor (yngel) prederar på brännmanternas. Ännu så länge verkar det som om de flesta arter verkar öka i antal och utbredningsområde på grund av att den positiva inputen från miljön breddat nisherna för dem. Men vilket som blir slutresultatet av alla interaktioner kvarstår förstås att se (det sista var ju en liten OT-utvikning men det är ju alltid intressant med lite kuriös information med.)

  18. 21
    Måns B

    Sten #20

    Frågan om det kan bli ett stort problem eller inte är ju egentligen precis som jag formulerade det i #16. Personligen anser jag redan att det är ett stort problem, det gör de som är beroende av fiske i de berörde områdena också. Frågan är närmast vad som krävs för att det ska anses som ett stort problem i samhället, liksom de övriga faktorerna med exempelvis att haven blir successivt mindre basiska.
    Men jag ser absolut ett stor potential (läs risk) att utvecklingen fortsätter och vi får större utbredning av maneter som dominerar i haven. Den snabbaste åtgärden man kan göra är nog att skapa stora fiskefredade områden för att se om det fortfarande naturligt går att återställa tillståndet till fiskdominerade ekosystem där. Om inte det funkar så krävs det betydligt mer kreativa lösningar om men ska fortsätta med havsfiske på sikt. Om och när det kommer att påverka det svenska fisket är svårare att uttala sig om eftersom vi har relativt få arter av maneter här och fortfarande relativt kalla vatten.

    Men här ser vi i och för sig att vi får hit nya arter som överlever, kammanenten är ju ett exempel på en art som kommit hit med balastvatten söder ifrån. Nu har de senaste årens kalla vintrar decimerat dess antal rätt rejält annars höll den på att ‘explodera’ i antal kring södra Sveriges kuster. Det är en glupsk rackare som sätter i sig det mesta och som ger precis de effekter som beskrivits ovan.

  19. 22
    Pehr Björnbom Inläggsförfattare

     
    Måns B #16,
     
    Tack för mycket intressanta kommentarer!
     
    Du skrev:
     
    Vi har redan vandrat genom vilka som är de kända och mest sannolika ekologiska effekterna av att CO2-halten stiger i ytvattnet som en effekt av förhöjt atmostfäriskt CO2. Där ser man redan en del av de ‘väntade’ effekterna på exempelvis små kalkskalsbyggande växt- och zooplankton, inklusive den variation i respons som är att förvänta av de förutsättningar som evolultionen gett olika organismer.
     
    Jag skulle gärna studera detta närmare. Kan du rekommendera en lämplig referens som är allmänt tillgänglig?
     
    Du skriver:
     
    Det man ska förvänta sig är att organismer med relativt långsam reproduktion (säg ett eller några tillfälle om året) är de som först kommer att få problem att anpassa sig till förändringen (som vingsnäckorna=pteropoderna), medan organismer som förökar sig många gånger per år kommer att ha lättare att hinna med exempelvis cocclithophorerna.
     
    Men dess coccolithopherer är just de kalkskalsbyggande växtplankton som du talar om ovan. Om dessa läser jag i Wiki:
    http://en.wikipedia.org/wiki/Coccolithophore
     
    Coccolithophores have long been thought to respond to increased ocean acidity, caused by increasing CO2 levels, by becoming less calcified. In 2008, Iglesias-Rodriguez et al. were surprised to learn that in fact the opposite can happen in at least some circumstances, with the model species E. huxleyi becoming 40% heavier and more abundant in waters of higher CO2 concentration.[2]
     
    Jag har den funderingen att om en sådan organism (liksom koralldjuren) skulle kunna påverka pH och hålla pH konstant där kalkskalspartiklarna bildas så kan effekten av ökad koldioxidhalt faktiskt bli den motsatta. Ökad koldioxidhalt vid konstant pH innebär ju en ökad karbonatjonsaktivitet vilket underlättar bildningen av kalkskalspartiklarna.
     
    Det är också intressant att se vilka pH-värden som olika organismer tolererar, se figur:
    http://en.wikipedia.org/wiki/File:Waterspecies.gif
     
    Figuren finns i:
    http://en.wikipedia.org/wiki/Acid_rain
     
    Abborre (perch) klarar pH 4,5 vilket motsvarar en vätejonhalt som är mer än tusen gånger vätejonhalten i havsvatten. Havsaborre (bass) klarar pH 5,5 vilket mer än hundra gånger havsvattens vätejonhalt. Musslor (clams) klarar sig bra i vatten som har pH 6,0 vilket är en vätejonhalt som är nästan hundra gånger den i havsvatten.
     

Kommentarer inaktiverade.