Un gruppo di ricerca, guidato dal professore Wei-Jun Cai dell'Università del Delaware, ha individuato una zona d'acqua che sta aumentando di acidità nella baia di Chesapeake.

Il team ha analizzato i fattori poco studiati che giocano un ruolo nell'acidificazione degli oceani (OA):cambiamenti nella chimica dell'acqua che minacciano la capacità di molluschi come le ostriche, vongole e capesante per creare e mantenere i loro gusci, tra gli altri impatti.

L'US Geological Survey definisce il pH come "una misura di quanto sia acida o basica l'acqua". La scala del pH va da 0-14, con 7 considerato neutrale. Un pH inferiore a 7 è acido, mentre un pH maggiore di 7 è alcalino (basico). acido della batteria, Per esempio, potrebbe avere un pH di 1, mentre Milk of Magnesia potrebbe avere un pH di 10.

I cambiamenti nel pH possono dire agli scienziati qualcosa su come sta cambiando la chimica dell'acqua.

Nella loro ricerca, Cai e i suoi colleghi hanno scoperto una "zona minima del pH" che si verifica a una profondità di circa 10-15 metri (~ 30-50 piedi) nella baia di Chesapeake. Il pH in questa zona è di circa 7,4, quasi 10 volte superiore in acidità (o un'unità inferiore in pH) rispetto a quello che si trova nelle acque superficiali, che hanno un pH medio di 8,2.

Si sospetta che questa zona sia dovuta a una combinazione di fattori, più importante, dagli acidi prodotti quando l'acqua di fondo ricca di acido solfidrico tossico viene miscelata verso l'alto. Il team ha riportato i risultati in un documento in Comunicazioni sulla natura il 28 agosto 2017.

"Questo studio mostra per la prima volta che l'ossidazione dell'idrogeno solforato e dell'ammoniaca dalle acque di fondo potrebbe essere un importante contributo all'abbassamento del pH negli oceani costieri e potrebbe portare a un'acidificazione più rapida nelle acque costiere rispetto all'oceano aperto, " disse Caio, l'autore principale del documento ed esperto di chimica marina e movimento del carbonio attraverso le acque costiere.

Studi precedenti, compreso il lavoro di Cai, hanno dimostrato che l'acidificazione può essere particolarmente grave nelle acque costiere ricche di nutrienti che spesso contengono aree con troppo poco ossigeno e alti livelli di anidride carbonica vicino al fondo. Però, gli scienziati non sanno esattamente quanta OA si sta verificando in una grande baia come la baia di Chesapeake, sebbene sia ben documentato che i nutrienti agricoli entrati nell'acqua hanno avuto un impatto progressivo sul fatto che l'acqua del fondo della baia diventi anossica, o impoverito di ossigeno, durante i mesi estivi degli ultimi 50 anni.

Il modello quantitativo fornisce nuovi indizi

La baia di Chesapeake è il più grande estuario degli Stati Uniti. Oltre a fornire un fiorente ambiente marino per il turismo e le attività ricreative all'aperto lungo la costa orientale, la baia svolge un ruolo importante nell'economia della nazione attraverso la raccolta di frutti di mare tra cui crostacei, come il granchio azzurro e le ostriche, e pesci pinna come il branzino striato.

Durante le crociere di ricerca a bordo della nave da ricerca di 146 piedi Hugh R. Sharp di UD nell'agosto 2013 e 2014, I ricercatori dell'UD Cai e George Luther e colleghi hanno raccolto ripetutamente campioni d'acqua da un profondo bacino della principale baia di Chesapeake. I ricercatori hanno misurato l'ossigeno, idrogeno solforato, pH, carbonio inorganico disciolto e alcalinità totale.

Come Cai ha analizzato i dati di queste crociere e un altro nell'aprile 2015, notò che il pH della Baia sembrava raggiungere un minimo a profondità comprese tra i 10-15 metri. Per spiegare questo, Cai ha costruito un modello biogeochimico per simulare il modo in cui l'ossigeno viene consumato e il carbonio inorganico e gli acidi vengono prodotti per corrispondere alle osservazioni misurate nella baia di Chesapeake. Utilizzando misurazioni dirette di idrogeno solforato raccolte nelle acque del fondo da Lutero, Cai ha calcolato quanto acido sarebbe necessario produrre per spiegare questa zona minima.

Cai ha spiegato che nell'oceano costiero, generalmente, c'è un effetto sinergico sull'OA quando i nutrienti in eccesso introdotti nell'ecosistema dalla terra causano la crescita eccessiva delle piante, un processo noto come eutrofizzazione che sconvolge la chimica naturale dell'acqua e provoca la morte delle specie marine. Quando quella materia organica affonda nel sedimento inferiore viene consumata dai batteri che respirano, creando un eccesso di anidride carbonica che si mescola verso l'alto nella colonna d'acqua.

"L'acqua ha già un pH più basso e quando aggiungi solo un po' più di anidride carbonica e altri acidi, crea un punto critico che porta ad una diminuzione del pH", ha detto Cai.

Ha confrontato i risultati del suo modello di Chesapeake Bay con i dati del Golfo del Messico, che è considerato un sistema ben tamponato in grado di contrastare i cambiamenti da OA e mantenersi in equilibrio. Ma nei grandi estuari eutrofici come la baia di Chesapeake, i fattori di stress combinati ambientali e climatici rendono la baia più vulnerabile, e l'eccesso di nutrienti e l'aumento dell'acidità possono richiedere un tributo maggiore.

"Data la diffusione delle zone a basso contenuto di ossigeno nelle acque costiere di tutto il mondo, la comprensione di questi processi ci consentirà di prevedere l'acidificazione degli estuari in presenza di aumenti previsti di anidride carbonica e la continua mitigazione degli apporti di nutrienti mediante azioni di gestione, " ha detto Jeremy Testa, assistente professore presso l'Università del Maryland Center for Environmental Science. "Questi risultati ci permetteranno di identificare dove e quando gli organismi che formano il guscio come le ostriche prospereranno o soffriranno in futuro".

La ricerca del team mostra che attualmente la dissoluzione di conchiglie viventi e minerali di aragonite e calcite non viventi ha fornito un meccanismo di autoregolazione per tamponare o impedire che le acque del fondo della baia di Chesapeake diventino acide.

Ma cosa significherà per specie economicamente importanti come le ostriche e le vongole se l'ecosistema complessivo sarà ulteriormente squilibrato?

Questa è una domanda che il team di ricerca vorrebbe approfondire.

"C'è un limite alla capacità di Madre Natura di autoregolare questi sistemi, " disse Cai.