Sanayi devriminden bu yana okyanus pH’ı 0.1 PH birimi düşmüştür. Bu kulağa pek de büyük bir değişim gibi gelmeyebilir ancak pH ölçeği logaritmiktir. Bu da demek oluyor ki her bir pH birimindeki değişim on misli farkı temsil etmektedir. Ph’ı 4 olan bir çözelti pH’ı 7 olan bir çözeltiden (10×10×10) bin kat daha asidiktir. Şimdi pH ölçeğine bu pencereden baktığımızda okyanuslardaki 0.1 pH birimi düşüş gözümüze daha fazla gelmeye başlayacaktır. Yaklaşık bir oran vermek gerekirse okyanuslardaki bu pH düşüşü %30 luk bir asitlik artışına tekabül etmektedir.
Okyanuslardaki bu asitlik artışı denizdeki yaşam koşularının hassas dengesini değiştirir. Mercan resifleri ve kabuk oluşturan deniz canlıları başta olmak üzere birçok deniz organizması okyanuslarda meydana gelen bu kimyasal değişimden büyük ölçüde etkilenir. Mercan resiflerinin yok olması biyolojik çeşitlilikte önemli bir kayba neden olacaktır. Bunun yanında mercan resifleri ticari önemi sahip bir çok balık türünün beslenme alanını oluşturmaktadır. Bu sebepten bu ekosistemin yok olması sonucu kıyı bölgelerde yaşayan insan topluluklarının gerçekleştirmekte olduğu balıkçılık sektörü de olumsuz etkilenecektir. Bunlara ek olarak okyanusların iklim düzenleyici işlevi, okyanuslarda değişen biyolojik ve kimyasal süreçlerden olumsuz etkilenmektedir.
Okyanuslarda gerçekleşen süreçler sadece deniz canlıları için değil, kara canlıları olan bizler için de büyük etkiler doğurmaktadır. En başta soluduğumuz oksijenin %50 sinden fazlası okyanusalar da yaşayan fitoplanktonlar tarafından sağlanmaktadır. Yani okyanuslar bizim için hayati önem taşımaktadır. Bu yüzden okyanuslarda gerçekleşen süreçleri anlamak en az kara yaşamındaki süreçleri anlamak kadar önemlidir. Bu yazıda asitler ve bazlar hakkında genel bir bilgi edinilecek, insan faaliyetlerinin okyanus asitleşmesinde nasıl etkili olduğundan söz edecek, asidik ve bazik koşulların canlı organizmaları nasıl etkilediğinden bahsedilecektir.
Asitler ve Bazlar
Şekil 1: Hidrojen Bağı
Hepimizin bildiği gibi su iki adet hidrojen bir adet oksijeninin kovalent bağ yapması sonucu oluşur. Oluşan su molekülünde oksijen atomunun elektron çelme eğilimi (elektronegatifliği) daha fazla olduğundan oluşturduğu kovalent bağda elektronları daha fazla kendine çeker. Bunun sonucunda negatif yüklü elektronları daha fazla kendine çeken oksijen atomu kısmı negatif yükle yüklenirken elektronları oksijen atomunu çekilmiş olan hidrojen kısmen elektron kaybederek kısmı pozitif yükle yüklenir. Şekil1 de görmüş olduğunuz gibi iki su molekülünde kısmı negatif yüklü oksijen atomu ile diğer su molekülüne ait kısmı pozitif yüklü hidrojen atomu arasında bir çekim kuvveti oluşur. Bu çekim kuvvetine hidrojen bağı olarak adlandırılır.
Şekil 2: Suyun disosiyasyonu
Su moleküleri arasında hidrojen bağı ile paylaşılan hidrojen atomu moleküller arasında bir molekülden diğerine çekilebilir. Bu çekilme her 554 milyon su molekülünden yalnızca bir tanesinde meydana gelir. Şekil 2 de görmekte olduğunuz gibi bu reaksiyonda bir hidrojen atomu elektronunu geride bırakarak diğer su molekülüne bir hidrojen iyonu (H+) halinde aktarılır. Hidrojen atomunu kaybeden su molekülü -1 yük taşıyan Hidroksil iyonu (OH-) haline gelir. +1 yük taşıyan proton ise diğer su molekülüne bağlanarak onu Hidronyum iyonu (H3O+) haline dönüştürür. H+ sulu çözeltilerde yalnız başına bulunmaz. Özellikle asit baz konusunda yaygın biçimde kullanılan H+ iyonu aslında Hidronyum iyonunu (H3O+) temsil eder.
Saf suda bu reaksiyon sonucu oluşan iyonların sayısı eşit ( 10–7mol) miktardadır. Bu iki iyonun sıvı içerisindeki derişim farkı sıvıya asidik ya da bazik özellik kazandırır. Sudaki H+ derişiminim fazla olması suyun asidik olduğunu söylerken OH- derişimin fazla olması bize bazik olduğunu söylemektedir. Peki ama bu derişim farkı nasıl ortaya çıkmaktadır?
Bunun birkaç sebebi vardır. İlki suya fazladan H+ iyonu veya OH- iyonu verilmesi olabilir. Suya doğrudan (veya suya eklendikten sonra çözülmesi yoluyla) H+ veya OH- iyonu vermeden de sudaki iyonların derişimi değiştirilebilir. Örneğin suya verilen NH3 bileşeni H+ iyonlarını kendine çekerek bağ oluşturur ve bunun sonucunda NH4+ bileşiği oluşur. Bu bileşiğin oluşumu sırasında suda bulunana H+ iyonları kullanılarak H+ derişimi düşürülmüş olur.
Okyanus Asitleşmesi
Sanayi devriminden bu yana atmosferdeki karbondioksit miktarı aratmaktadır. Okyanus asitleşmesine neden olan durum temelde budur. Atmosferdeki karbondioksit, su yüzeyine temas ettiğinde suda çözünür ve karbonik asit (H2CO3) oluşturur. Karbonik asit daha sonra bikarbonat iyonlarına ayrışır (HCO3-) ve bikarbonat iyonları karbonat (CO32-) iyonlarına ayrışabilir. Bikarbonat ve karbonat iyonlarına ayrışma sırasında suya H+ iyonları verilir. Su içerisinde H+ konsantrasyonunun artması ise bildiğiniz üzere suyun asitliğinin arttığı anlamına gelir.
Okyanus kimyasındaki bu değişim deniz türleri üzerinde çeşitli eklilere neden olmaktadır. Örneğin okyanus asitliğinin artması sonucu palyaço balıklarının işitme yeteneklerinin olumsuz etkilendiği ve bu durumun onların yırtıcıları algılama ve kaçınma davranışlarını etkilediği bilinmektedir. Bununla beraber asitleşme kalsiyum karbonat kabuklarına sahip olan deniz canlıları üzerinde de olumsuz etkilere sahiptir.
Okyanus asitleştikçe ilave hidrojen iyonları karbonat (CO32-) iyonlarıyla birleşerek bikarbonat iyonlarına (HCO3-) oluşturur. Bu nedenle karbonat konsantrasyonu azalır. Mercan resifleri, midyeler, istiridye ve bazı plankton türleri Kalsiyum karbonat kabuğuna ve iskeletine sahip olan canlılar arasındadır. Kalsiyum karbonat kabukları kalsiyum (Ca2+) ve karbonat (CO32-) iyonlarının birleşmesiyle oluşur. Ancak, okyanus asitleşmesiyle birlikte karbonat iyonlarının miktarı azalır ve bu da canlıların kalsiyum karbonat yapılarını oluşturma ve onarma yeteneklerini zayıflatır. Bu durum, deniz canlılarının yaşam döngülerini bozar ve besin zincirindeki diğer canlıları da etkileyerek, biyoçeşitliliğin azalmasına yol açar.
Okyanusların karbondioksit emmeye devam etmesi neticesinde okyanus asitliği hızlı artacaktır. IPCC’nin Okyanus ve Kriyosferde Değişim Özel Raporuna göre 2081–2100 yılına kadar okyanus pH’nın yaklaşık 0,3 pH birimi oranında azalması öngörülmektedir. Bu durum hem kara yaşamı hem de deniz yaşamı için büyük bir risk oluşturmaktadır.
Rana Can
2024
Kaynakça
Arístegui, J., Guinder, V. A., Hallberg, R., Hilmi, N., Jiao, N., Karim, M. s., . . . Williamson, P. (2019). Special Report on the Ocean and Cryosphere in a Changing Climate. Intergovernmental Panel on Climate Change, Chapter 5: Changing Ocean, Marine Ecosystems, and Dependent Communities. Intergovernmental Panel on Climate Change.
National Oceanic and Atmospheric Administration. (2020, Nisan 1). Ocean acidification. National Oceanic and Atmospheric Administration: https://www.noaa.gov/education/resource-collections/ocean-coasts/ocean-acidification adresinden alındı
Okatan, A. (2020, Mart 2). Karbondioksit Süngeri Okyanuslar. Tübitak Bilim Genç: https://bilimgenc.tubitak.gov.tr/makale/karbondioksit-sungeri-okyanuslar adresinden alındı
Rafferty, J. P. (2023, Aralık 6). Ocean Acidification. Britannica: https://www.britannica.com/science/ocean-acidification adresinden alındı
Reece, J. B., Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A., Minorsky, P. V., & Jackson, R. B. (2021). Campbell Biyoloji (12. Baskı). Palme Yayınevi — Akademik Kitaplar.
Comments