Az “óceánok savasodása” kifejezés nem teljesen pontos; az óceánok valójában egyre kevésbé lúgosak. A felszíni tengervíz pH-ja néhány száz év alatt 8,2-ről 8,1-re csökkent (a 7-es pH semleges), miután évmilliókig állandó maradt. A 0,1 pH-egységnyi csökkenés talán nem hangzik soknak, de a pH logaritmikus skáláján ez a savasság 30 százalékos növekedését jelenti. A tengervíz pH-értéke az előrejelzések szerint további 0,3-4 egységgel csökken, ha a szén-dioxid szintje eléri a 800 ppm-et – ami az Éghajlatváltozási Kormányközi Testület által 2100-ra előrejelzett forgatókönyvek egyike -, és a hidrogénionok (H+) szintje 100-150 százalékkal emelkedik (Orr et al., 2005). A Brit Királyi Társaság becslése szerint “több tízezer évbe” telhet, amíg az óceánok kémiája visszatér az iparosodás előtti szintre.
A tengervízben feloldódva a CO2 a vízzel (H2O) szénsavvá (H2CO3) reagál: CO2 + H2O ↔ H2CO3. A karbonsav gyorsan oldódik, és H+ ionokat (sav) és bikarbonátot, HCO3-(bázis) képez. A tengervíz a természetben telített egy másik bázissal, karbonátionnal (CO3-2), amely savlekötőként hat, és semlegesíti a H+ -ot, több bikarbonátot képezve. A nettó reakció így néz ki: A karbonátion kimerülésével a tengervíz alultelítetté válik a kagylóképzéshez nélkülözhetetlen két kalcium-karbonát ásvány, az aragonit és a kalcit tekintetében. Tudományos modellek szerint az óceánok a pólusoknál, ahol a hideg és sűrű víz a legkönnyebben veszi fel a légköri szén-dioxidot, az aragonit tekintetében alultelítetté válnak. A Déli-óceán aragonit tekintetében 2050-re várhatóan alultelítetté válik, és a probléma 2100-ra a szubarktikus Csendes-óceánra is kiterjedhet (Orr et al., 2005).
A magasabb szélességi fokokon csökken az aragonit telítettsége. Credit: Kleypas et al., 2006.
Veszélyben lehet a zooplanktonok egy apró faja, a pteropoda, amelyet “tengeri pillangóknak” neveznek a zselés szárnyaik miatt, amelyekkel úsznak. Egy kísérletben, amelyben egy pteropodát alacsony aragonitszintű tengervízbe merítettek, az élőlény héjának egy része mindössze két nap alatt erodálódott (Orr et al., 2005).
Az óceánban lévő karbonátion több száz év és még több év alatt a mészkősziklák és az elpusztult állatok – például a pteropodák – kémiai időjárása révén újratermelődik, amelyek kalcium-karbonátot használnak a héjuk felépítéséhez. A kalcium-karbonát képződése és oldódása a víz telítettségi állapotától (Ω), vagyis a kalcium és a karbonát koncentrációjának iontermékétől függ. Az Ω = Ca2+ + CO3-2/K’sp egyenletben szereplő oldódási termék függ a hőmérséklettől, a sótartalomtól, a nyomástól és az adott ásványtól. A kagylóképződés általában akkor történik, ha Ω nagyobb, mint egy, míg az oldódás akkor, ha Ω kisebb, mint egy.
A kalcium-karbonát kellő idő elteltével elég nagy mennyiségben oldódik ahhoz, hogy az óceánok pH-ja visszatérjen a természetes állapotába, ami lehet az oka annak, hogy a pH a múltban nem csökkent olyan drámaian, mint azt a múltbeli magas széndioxidszintek sugallnák.
Van némi jele annak, hogy az óceánok felmelegedésével a karbonátion szintje növekedhet, de a modellek szerint ez az óceánok savasodása miatt bekövetkező karbonátion-veszteségnek csak 10 százalékát kompenzálná (Orr et al, 2005).