O termo “acidificação oceânica” não é totalmente exato; os oceanos estão na verdade se tornando menos alcalinos. O pH da água do mar de superfície caiu de 8,2 para 8,1, (um pH de 7 é neutro) em algumas centenas de anos, depois de permanecer constante por milhões de anos. Um declínio de .1 unidades de pH pode não parecer muito, mas na escala logarítmica de pH traduz-se num aumento de 30% na acidez. O pH da água do mar é projetado para cair mais .3 a .4 unidades se os níveis de dióxido de carbono atingirem 800 ppm – um dos cenários projetados pelo Painel Intergovernamental sobre Mudanças Climáticas até 2100 – elevando os níveis de íon hidrogênio, H +, 100 a 150 por cento (Orr et al., 2005). Pode levar “dezenas de milhares de anos” para que a química dos oceanos volte aos níveis pré-industriais, estima a Royal Society of Britain.
Após dissolvido na água do mar, o CO2 reage com água, H2O, para formar ácido carbônico, H2CO3: CO2 + H2O ↔ H2CO3. O ácido carbônico dissolve-se rapidamente para formar íons H+ (um ácido) e bicarbonato, HCO3-(uma base). A água do mar é naturalmente saturada com outra base, o íon carbonato (CO3-2) que age como um antiácido para neutralizar o H+, formando mais bicarbonato. A reação da rede é parecida com esta: CO2 + H2O + CO3-2→ 2HCO3-
À medida que o ião carbonato se esgota, a água do mar fica sub saturada em relação a dois minerais de carbonato de cálcio vitais para a construção de conchas, a aragonite e a calcita. Modelos científicos sugerem que os oceanos estão ficando subaturados em relação à aragonite nos pólos, onde as águas frias e densas absorvem mais prontamente o dióxido de carbono atmosférico. Espera-se que o Oceano Sul fique sub saturado em relação à aragonite até 2050, e o problema pode se estender ao Oceano Pacífico subárctico até 2100 (Orr et al., 2005).
Aragonite saturação decresce em latitudes mais elevadas. Crédito: Kleypas et al., 2006.
Uma espécie minúscula de zooplâncton, o pterópode, chamado “borboletas do mar” para as asas gelatinosas que usam para nadar, pode estar em perigo. Numa experiência que imergiu um pterópode em água do mar com baixos níveis de aragonite, parte da concha do organismo foi corroída em apenas dois dias (Orr et al., 2005).
Acima de centenas de anos ou mais, o íon carbonato no oceano é reabastecido através do envelhecimento químico de rochas calcárias e animais mortos, como os pterópodes, que usam carbonato de cálcio para construir suas conchas. A formação e dissolução do carbonato de cálcio depende do estado de saturação (Ω) da água, ou do produto iónico das concentrações de cálcio e carbonato. O produto de solubilidade na equação, Ω = Ca2+ + CO3-2/K’sp, depende da temperatura, salinidade, pressão e do mineral em particular. A formação da casca geralmente acontece quando Ω é maior que um, enquanto a dissolução acontece quando Ω é menor que um.
Com tempo suficiente, o carbonato de cálcio se dissolve em quantidades suficientes para retornar o pH dos oceanos ao seu estado natural, o que pode ser a razão pela qual o pH no passado não caiu tão drasticamente quanto os altos níveis de dióxido de carbono no passado poderiam sugerir.
Há alguma indicação de que os níveis de íon carbonato poderiam crescer à medida que os oceanos aquecessem, mas os modelos sugerem que isso compensaria apenas 10% da perda de íon carbonato devido à acidificação dos oceanos (Orr et al.., 2005).