Globalne ocieplenie, wprawdzie niewielkie, ale jest faktem. Dziś trudno przewidzieć, czy i w jakim stopniu jest to zjawisko korzystne dla ludzkości. A może właśnie zgubne? Nie można wykluczyć, że za kilkanaście lat postawi ludzkość przed poważnymi wyzwaniami.
Na antropogeniczny, czyli spowodowany przez człowieka wzrost temperatury składa się wiele przyczyn, wśród których, jak wkrótce wykażemy, dwutlenek węgla miał udział marginalny. Do tej pory wymieniliśmy już część istotnych przyczyn globalnego ocieplenia. Cóż, kiedy działania polityków i komisarzy, zamiast na prawdziwe przyczyny, nastawiona jest na walkę z dwutlenkiem węgla, co, paradoksalnie, przyspiesza apokalipsę. W kolejnych artykułach staramy się krok po kroku uzmysłowić te ludzkie działalności, które składają się na sumę światowych zmian klimatu, z nadzieją na obudzenie świadomości i sumień tych, którzy walczą z dwutlenkiem węgla, zamiast z faktycznymi przyczynami.
Tym razem opisujemy następny spośród ważniejszych czynników antropogenicznego globalnego ocieplenia: zanieczyszczenie oceanów.
DLACZEGO HIPOTEZA PARYŻ?
Pozbywanie się nieczystości do potoków, rzek, jezior, mórz i oceanów to nic nowego. Współcześnie przodują w tym procederze Chiny, Indie, Bangladesz, Wietnam, Indonezja, niektóre kraje Afryki i Ameryki Południowej. Jedynie w państwach bardziej cywilizowanych można zaobserwować zarzucenie, a przynajmniej zminimalizowanie tych zbrodni na środowisku i, jak wkrótce się okaże – klimatu. Niestety częstą, niemoralną praktyką stał się eksport problemu zanieczyszczeń bądź to w postaci fizycznych śmieci, bądź w formie przemieszczenia uciążliwych procesów wydobywczych i produkcyjnych do krajów biedniejszych, o mniejszych wymogach ekologicznych, niszcząc ich środowisko i zdrowie mieszkańców, przy przyzwoleniu lokalnych rządów.
Inspiracją do tytułu Hipoteza Paryż stała się ilustracja pochodząca sprzed wieku, która jest dowodem na pozbywanie się nieczystości w ówczesnym Paryżu przez wrzucanie ich z furmanek wprost do Sekwany. Przyczyną obecnego, gwałtownego wzrostu zanieczyszczenia rzek i oceanów stał się proceder kiedyś powszechny w całej Europie, współcześnie tu nie do pomyślenia, a w nieco zmodyfikowanej formie funkcjonujący w krajach trzeciego świata. Przeżywają one swój niepohamowany wzrost ekonomiczny oparty na rabunkowym wykorzystaniu zasobów. Skala, w jakiej się to odbywa, jest dziesiątki razy intensywniejsza, niż niegdyś miało to miejsce w Europie. Chciwość przerasta potrzebę uniknięcia błędów, jakie 100 lat temu popełnili Europejczycy. W przeszłości we Francji i całej Europie za szybkim uprzemysłowieniem i wzrostem populacji nie nadążała wiedza i praktyka ekologiczna, dotycząca gospodarki odpadami i substancjami uciążliwymi, czy wręcz trującymi.
W poprzednich artykułach dokumentujących wpływ działalności człowieka na środowisko i klimat celowo pomijaliśmy powierzchnie oceanów, odnosząc nasze szacunki do powierzchni lądów. Uznaliśmy, że ocean jest na tyle ważny w bilansie ekologicznym i energetycznym Ziemi, że należy poświęcić mu osobne artykuły.
CO ZANIECZYSZCZA OCEANY?
A. Substancje biogenne: związki azotu, fosforu, potasu i inne istotne, biologicznie aktywne pierwiastki śladowe, pochodzące z nawozów sztucznych lub z rozpadu materii organicznej, użyźniające cieki i zbiorniki wodne. Ich nadmiar prowadzi do tzw. eutrofizacji.
B. Substancje toksyczne: środki ochrony roślin, chemiczne odpady poprodukcyjne, w tym metale ciężkie, produkty rozpadu najróżniejszych odpadów zalegających na składowiskach.
C. Substancje ropopochodne: straty towarzyszące wydobyciu ropy naftowej i gazu ziemnego w obszarach akwenów lub zlewni rzek oraz z ogółu transportu, szczególnie morskiego, z rafinerii i innych gałęzi przemysłu i gospodarki.
D. Zanieczyszczenia sanitarne: oprócz substancji biogennych zawierają także skażenie biologiczne.
E. Zwykłe śmieci: współcześnie głównie tworzywa sztuczne, wśród których najbardziej znaną frakcją jest tzw. mikroplastik oraz drewno, papier, skóra.
OCEAN – PŁUCA ŚWIATA
W powszechnym mniemaniu to puszcza amazońska jest płucami świata. Okazuje się jednak, że najważniejszą fabryką, przetwarzającą dwutlenek węgla w tlen, są oceany. Fotosynteza, jaka zachodzi w oceanie, przeprowadzana jest przez fitoplankton – przeważnie mikroskopijne organizmy samożywne, a nie wnikając w taksonomię – kojarzone najczęściej z glonami – algami (choć nie są one jedyną grupą organizmów składających się na fitoplankton). Ich udział w biologicznej regeneracji zasobów tlenu w atmosferze szacowany jest od 50 do 80% globalnej fotosyntezy. Roczny „przerób” węgla przez biosferę szacowany jest na 100 do 200 mld ton. Produkcja tlenu tylko przez algi – na 150 do 330 mld ton. Większa część tego tlenu nie opuszcza oceanu, lecz „konsumowana” jest w procesie oddychania przez sam fitoplankton nocą i inne organizmy, wśród nich zwierzęta. Uwalniają one do oceanu zbliżoną ilość moli dwutlenku węgla. Dostające się ostatnio do oceanów 2,5 mld t antropogenicznego węgla rocznie (w postaci CO2) bez problemu mogłoby zostać skonsumowane przez fitoplankton, o ile miałby dostarczony w odpowiednich ilościach azot, fosfor i kilka innych niezbędnych pierwiastków. Okazuje się, że je otrzymuje, i to nawet w nadmiarze.
ZAKWASZENIE OCEANÓW
Za miarę kwasowości oceanów przyjęto pH jego powierzchni. Czym jest pH? Odsyłamy do starszych i nowszych definicji dostępnych chociażby w Wikipedii. Współcześnie umowną wartość pH wyznacza się metodą pomiaru różnicy potencjału, a następnie koryguje (obecnie automatycznie – cyfrowo) odpowiednimi wzorami. Jak podaje V Raport IPCC, „od początku ery przemysłowej 1765–1994 nastąpił spadek pH powierzchni oceanów o 0,08. W innym miejscu – „zaobserwowano spadek o 0,1 od początku ery przemysłowej”. Jakże chętnie te dane są powtarzane, a nawet „rozwijane” przez część mediów. No dobrze, tylko że pojęcie pH zostało wprowadzone dopiero w 1909 roku przez duńskiego biofizyka i biochemika – Sørena Sørensena, świetny niemiecki fizyk i chemik zaś, laureat nagrody Nobla z 1920 r., urodzony w Wąbrzeźnie, absolwent szkoły podstawowej i liceum w Grudziądzu – Walter Nernst – dał do tego podstawy matematyczno-fizyczne (pomiar siły elektromotorycznej/napięcia) dopiero po 1887 roku. Ile lat później rozpoczęto produkcję przemysłową pH-metrów i od kiedy zaczęto systematycznie badać pH oceanów wiarygodnymi przyrządami? Zatem można jedynie domniemywać, że tak często cytowany spadek pH oceanów w przedziale ponad 200 lat oparty jest co najwyżej na ekstrapolacji. Nie należy jednak w tym momencie negować antropogenicznej przyczyny takiego lub innego zakwaszenia warstwy (a może warstewki) powierzchni oceanu. Niewątpliwie od kilkudziesięciu lat zaobserwowano jakiś spadek pH. W najprostszym, dawnym rozumieniu pH, jako ujemnego logarytmu ze stężenia jonów wodorowych w roztworze, pomyślelibyśmy, że spadek pH z 8,2 do 8,1 wiąże się ze wzrostem ilości tych jonów o 25%.
Zwolennicy teorii CO2-centrycznej winią za to wyłącznie antropogenne uwalnianie CO2 ze spalania paliw węglowych (ropa, gaz, węgiel). Częściowo mają rację. Owszem, duża część CO2 faktycznie wchłaniana jest przez oceany. Jednak bilans stężenia jonów wodorowych, a raczej hydroniowych H3O+ w roztworze słonej wody oceanów nie pokrywa się z ilością rozpuszczonego dodatkowo dwutlenku węgla pochodzącego z atmosfery. Zauważmy, że globalne ocieplenie sprzyja raczej uwalnianiu CO2 z oceanu do atmosfery niż jego absorpcji. Przytaczanie równań równowagi dysocjacji
jest jak najbardziej poprawne, ale w dalszym ciągu nie odpowiada na pytanie – dlaczego? Działalność ludzka to prawdopodobnie dostarczenie rocznie do oceanów 25% emitowanego CO2 (ostatnio miałoby być wchłaniane blisko 10 Gt CO2), z czego sam węgiel stanowi ok. 2,5 Gt. To oznacza, że wskutek najwyższych obecnie w historii emisji CO2 do oceanów dodaje się rocznie… zaledwie 0,01% węgla zawartego już w oceanach (szacuje się, że oceany zawierają około 3,8e4 Gt węgla; wg Kożuchowski K., Meteorologia i klimatologia, PWN, 2007). Zawartość NaCl i innych soli mocnych kwasów i mocnych zasad rozpuszczonych w oceanach, o łącznym stężeniu 3,5% (i masie 4,6e7 Gt) stanowi bufor ograniczający zmianę pH. Zawartość np. siarki w oceanach to blisko 1,4e6 Gt (Cykl siarkowy, Wikipedia.pl, 2021). Emisje antropogeniczne siarki wynoszą ok. 100 do 150 mln t rocznie. Ponieważ mazut spalany w statkach zawiera do 4000 razy tyle siarki, co paliwo samochodowe, transport morski jest źródłem emisji ok. 15 mln t siarki rocznie. Nieobojętna chemicznie i biologicznie siarka, głównie w postaci SO2 jest pochłaniana przez powierzchniową warstwę wody otaczającej statek, prawdopodobnie także ten, który dokonuje pomiarów pH. Siarka w oceanie staje się pożywką dla kolejnych pokoleń planktonu zawieszonego blisko powierzchni. Możliwy do oszacowania opad antropogenicznych SO2 i NO2 z pewnością ma bezpośredni wpływ na pH powierzchni zbiorników wodnych.
A teraz przyjrzyjmy się ilości wody H2O uwalnianej ze spalania gazu ziemnego i ropy naftowej. W artykule z grudnia 2019 r. oszacowaliśmy ją na 22 Gt rocznie. Przyjmujemy tymczasowo, że jest to woda czysta, obojętna chemicznie, o pH=7,0. Ale, wobec alkalicznego oceanu o pH 8,2 ta woda jest przecież „relatywnie kwaśna”. Wiadomo, że faktycznie woda powstająca ze spalania węglowodorów nie jest wodą destylowaną, obojętną chemicznie, lecz – głównie z uwagi na zawartość związków azotu i siarki – ma odczyn kwaśny, często znacznie poniżej pH 7. W atmosferze pozostaje na dłużej niewielka część pary wodnej, reszta ulega kondensacji i trafia ostatecznie do oceanu. Ponieważ 90% węglowodorów spalanych jest na półkuli północnej z uwagi na kształt głównych komórek cyrkulacji atmosfery, para ta i zanieczyszczenia pozostają w znacznej części na tejże półkuli, gdzie proporcja powierzchni oceanów do lądów jest wyraźnie mniejsza niż na półkuli południowej. Fakt, pH oceanów półkuli północnej spadło o 0,1, zaś półkuli południowej tylko o 0,05.
Podobna asymetria występuje w zmianie pH cieków i zbiorników wodnych, powodowana przez wszelkie zanieczyszczenia pochodzenia antropogenicznego: rolnicze, przemysłowe i bytowe. Znaczna część dzisiejszych ścieków ma pH około 7 (są o niższym, są i o wyższym pH). Wobec pH 8,2 można uznać, że bezpośrednio – chemicznie zakwaszają one rzeki i oceany. Ścieki bytowe i hodowlane zawierają mocz i kał ludzki oraz zwierzęcy. Mocz ma wyraźnie odczyn kwaśny. Kał ludzki pH 7,0–7,5. Kał bydlęcy pH 7,5 – formalnie zasadowy. Ale wobec wód oceanicznych i wielu pierwotnych zbiorników wodnych o pH około 8,2, to czynnik zakwaszający. Nietrudno obliczyć, ile rocznie w ściekach trafia do wód moczu i kału 7,6 miliarda ludzi i miliarda sztuk bydła. W dalszym ciągu wydaje się jednak, że wyżej wymienione czynniki wraz z CO2 nie odzwierciedlają spadku wskazań pH-metrów używanych w badaniu kwasowości powierzchni oceanów. Konia z rzędem chemikowi, który mając wgląd w skład wody oceanicznej, potrafiłby obliczyć jej pH do trzeciego, a chociażby do drugiego znaczącego miejsca. Prawdziwa przyczyna tkwi najprawdopodobniej gdzie indziej: w zwiększonym metabolizmie oceanów, możliwym z powodu dostarczenia nawozów sztucznych, naturalnych, innych składników odżywczych, ale i trucizn, głównie pestycydów.
EUTROFIZACJA
Do wzrostu roślin potrzebny jest – poza oczywiście wodą – dwutlenek węgla i nawozy dostarczające roślinom azotu, fosforu, potasu, siarki i kilku innych pierwiastków. Eutrofizacja oznacza przekarmienie, czyli taki wzrost żyzności zbiorników wodnych, który powoduje przyspieszony, niekontrolowany wzrost (ale i obumieranie) żyjących tam roślin, glonów i innych organizmów. Sinice mogą wydzielać toksyny. W zbiorniku zaczyna brakować tlenu. Zanika fauna. W strefie przydennej zachodzą procesy beztlenowe. Powstaje metan, amoniak, siarkowodór. Rzeki od zawsze dostarczały składników odżywczych terenom położonym niżej, aż do swoich ujść. Równowaga została zaburzona przez człowieka poprzez przegrodzenie rzek zaporami i ograniczenie w ten sposób transportu części tradycyjnych, naturalnych składników odżywczych. Dramatyczne zaburzenie nastąpiło jednak od wprowadzenia chemizacji w rolnictwie, na które składa się nawożenie i stosowanie pestycydów. Zapory wodne nie stanowią dla nich barier. Przykładem szybkości, z jaką postępuje eutrofizacja, są obserwacje ujścia rzeki Missisipi do Zatoki Meksykańskiej. Martwe strefy to takie obszary, gdzie z powodu krytycznego niedoboru tlenu zanika życie biologiczne w strefie eufotycznej: zanika asymilacja dwutlenku węgla, przeważają procesy beztlenowe – gnilne w głębszych warstwach, zanika i fauna.
W 1990 r. w Zatoce Meksykańskiej obszar martwy zajmował już 10 tys. km², dziesięć lat później podwoił swoją powierzchnię (za Nutrient Pollution of Coastal Rivers, Bays and Seas, „Issues in Ecology”, No 7, 2000, Ecological Society of America). Na świecie zidentyfikowano już przynajmniej 400 martwych stref (F. Pearce, Can the World Find Solutions to the Nitrogen Pollution Crisis, „Yale Environment 360”, 2018).
NAWOZY SZTUCZNE
Nawozy mineralne dostarczają roślinom azotu, fosforu, potasu, magnezu, siarki, boru, żelaza i wapnia. Według danych „Monitora Branżowego PKO BP”, Analizy Sektorowe, Rynek nawozów 2019/2020, światowa produkcja wszystkich nawozów sztucznych w 2028 roku wynosiła 242 mln ton, z tego 146 mln ton to związki azotowe. Dla porównania, w 1961 roku było to odpowiednio 32 mln i 12 mln ton. Czytelnikom, którzy pasjonują się starą teorią CO2-centryczną i lubią wszystko przeliczać na emisje CO2 (tzw. ślad węglowy), chcielibyśmy zwrócić uwagę, że wyprodukowanie 1 tony nawozów sztucznych – od wydobycia surowców i paliw do ostatecznego produktu – wiąże się z emisją ok. 8 ton CO2, co przy produkcji 242 mln ton daje 2 Gt CO2 (na podst.: Chai R., Ye X., Ma C. et al., Greenhouse gas emissions from synthetic nitrogen manufacture and fertilization for main upland crops in China, „Carbon Balance and Management”, 14,20 (2019)). Tylko w procesie produkcji nawozów azotowych ulatnia się ok. 1% masy produkcji w postaci N2O, co przy jego (domniemanym) 300-krotnie większym potencjale globalnego ocieplenia wobec CO2 jest równoważnikiem emisji 0,7 Gt CO2. Łącznie nawozy sztuczne miałyby odpowiadać za 7% efektu cieplarnianego (o ile ten miałby działać tak, jak przedstawił to w swoich prezentacjach Al Gore).
Działalność rolnicza i przemysłowa człowieka dostarcza do zbiorników wodnych, w tym oceanów, kilkakrotnie więcej biogennych składników mineralnych, aniżeli dotychczas odbywało się to w sposób naturalny. Inne są ich proporcje. Składają się na to: blisko 1/2 spłukanych deszczem i spływających wodami użytych nawozów sztucznych, tlenki azotu powstające przy udziale bakterii glebowych, przechodzące z nawożonych pól do atmosfery i dalej w postaci kwaśnych deszczów. W krajach przemysłowych znaczne ilości tlenków azotu powstają w transporcie i przemyśle. Przypuszczalne proporcje w skali świata to: 40% mineralnych zanieczyszczeń wód powodują zanieczyszczenia rolnicze, 35% przemysłowe, transportowe i komunalne, a 25% jest pochodzenia naturalnego, które zawsze istniało – niezależnego od działalności człowieka na Ziemi (oszacowanie w oparciu o m.in. Helcom Baltic Marine Environment Protection Commission, 2014).
Globalne ocieplenie, wprawdzie niewielkie, ale jest faktem. Dziś trudno przewidzieć, czy i w jakim stopniu jest to zjawisko korzystne dla ludzkości. A może właśnie zgubne? Nie można wykluczyć, że za kilkanaście lat postawi ludzkość przed poważnymi wyzwaniami.
Na antropogeniczny, czyli spowodowany przez człowieka wzrost temperatury składa się wiele przyczyn, wśród których, jak wkrótce wykażemy, dwutlenek węgla miał udział marginalny. Do tej pory wymieniliśmy już część istotnych przyczyn globalnego ocieplenia. Cóż, kiedy działania polityków i komisarzy, zamiast na prawdziwe przyczyny, nastawiona jest na walkę z dwutlenkiem węgla, co, paradoksalnie, przyspiesza apokalipsę. W kolejnych artykułach staramy się krok po kroku uzmysłowić te ludzkie działalności, które składają się na sumę światowych zmian klimatu, z nadzieją na obudzenie świadomości i sumień tych, którzy walczą z dwutlenkiem węgla, zamiast z faktycznymi przyczynami.
Tym razem opisujemy następny spośród ważniejszych czynników antropogenicznego globalnego ocieplenia: zanieczyszczenie oceanów.
DLACZEGO HIPOTEZA PARYŻ?
Pozbywanie się nieczystości do potoków, rzek, jezior, mórz i oceanów to nic nowego. Współcześnie przodują w tym procederze Chiny, Indie, Bangladesz, Wietnam, Indonezja, niektóre kraje Afryki i Ameryki Południowej. Jedynie w państwach bardziej cywilizowanych można zaobserwować zarzucenie, a przynajmniej zminimalizowanie tych zbrodni na środowisku i, jak wkrótce się okaże – klimatu. Niestety częstą, niemoralną praktyką stał się eksport problemu zanieczyszczeń bądź to w postaci fizycznych śmieci, bądź w formie przemieszczenia uciążliwych procesów wydobywczych i produkcyjnych do krajów biedniejszych, o mniejszych wymogach ekologicznych, niszcząc ich środowisko i zdrowie mieszkańców, przy przyzwoleniu lokalnych rządów.
Inspiracją do tytułu Hipoteza Paryż stała się ilustracja pochodząca sprzed wieku, która jest dowodem na pozbywanie się nieczystości w ówczesnym Paryżu przez wrzucanie ich z furmanek wprost do Sekwany. Przyczyną obecnego, gwałtownego wzrostu zanieczyszczenia rzek i oceanów stał się proceder kiedyś powszechny w całej Europie, współcześnie tu nie do pomyślenia, a w nieco zmodyfikowanej formie funkcjonujący w krajach trzeciego świata. Przeżywają one swój niepohamowany wzrost ekonomiczny oparty na rabunkowym wykorzystaniu zasobów. Skala, w jakiej się to odbywa, jest dziesiątki razy intensywniejsza, niż niegdyś miało to miejsce w Europie. Chciwość przerasta potrzebę uniknięcia błędów, jakie 100 lat temu popełnili Europejczycy. W przeszłości we Francji i całej Europie za szybkim uprzemysłowieniem i wzrostem populacji nie nadążała wiedza i praktyka ekologiczna, dotycząca gospodarki odpadami i substancjami uciążliwymi, czy wręcz trującymi.
W poprzednich artykułach dokumentujących wpływ działalności człowieka na środowisko i klimat celowo pomijaliśmy powierzchnie oceanów, odnosząc nasze szacunki do powierzchni lądów. Uznaliśmy, że ocean jest na tyle ważny w bilansie ekologicznym i energetycznym Ziemi, że należy poświęcić mu osobne artykuły.
CO ZANIECZYSZCZA OCEANY?
A. Substancje biogenne: związki azotu, fosforu, potasu i inne istotne, biologicznie aktywne pierwiastki śladowe, pochodzące z nawozów sztucznych lub z rozpadu materii organicznej, użyźniające cieki i zbiorniki wodne. Ich nadmiar prowadzi do tzw. eutrofizacji.
B. Substancje toksyczne: środki ochrony roślin, chemiczne odpady poprodukcyjne, w tym metale ciężkie, produkty rozpadu najróżniejszych odpadów zalegających na składowiskach.
C. Substancje ropopochodne: straty towarzyszące wydobyciu ropy naftowej i gazu ziemnego w obszarach akwenów lub zlewni rzek oraz z ogółu transportu, szczególnie morskiego, z rafinerii i innych gałęzi przemysłu i gospodarki.
D. Zanieczyszczenia sanitarne: oprócz substancji biogennych zawierają także skażenie biologiczne.
E. Zwykłe śmieci: współcześnie głównie tworzywa sztuczne, wśród których najbardziej znaną frakcją jest tzw. mikroplastik oraz drewno, papier, skóra.
OCEAN – PŁUCA ŚWIATA
W powszechnym mniemaniu to puszcza amazońska jest płucami świata. Okazuje się jednak, że najważniejszą fabryką, przetwarzającą dwutlenek węgla w tlen, są oceany. Fotosynteza, jaka zachodzi w oceanie, przeprowadzana jest przez fitoplankton – przeważnie mikroskopijne organizmy samożywne, a nie wnikając w taksonomię – kojarzone najczęściej z glonami – algami (choć nie są one jedyną grupą organizmów składających się na fitoplankton). Ich udział w biologicznej regeneracji zasobów tlenu w atmosferze szacowany jest od 50 do 80% globalnej fotosyntezy. Roczny „przerób” węgla przez biosferę szacowany jest na 100 do 200 mld ton. Produkcja tlenu tylko przez algi – na 150 do 330 mld ton. Większa część tego tlenu nie opuszcza oceanu, lecz „konsumowana” jest w procesie oddychania przez sam fitoplankton nocą i inne organizmy, wśród nich zwierzęta. Uwalniają one do oceanu zbliżoną ilość moli dwutlenku węgla. Dostające się ostatnio do oceanów 2,5 mld t antropogenicznego węgla rocznie (w postaci CO2) bez problemu mogłoby zostać skonsumowane przez fitoplankton, o ile miałby dostarczony w odpowiednich ilościach azot, fosfor i kilka innych niezbędnych pierwiastków. Okazuje się, że je otrzymuje, i to nawet w nadmiarze.
ZAKWASZENIE OCEANÓW
Za miarę kwasowości oceanów przyjęto pH jego powierzchni. Czym jest pH? Odsyłamy do starszych i nowszych definicji dostępnych chociażby w Wikipedii. Współcześnie umowną wartość pH wyznacza się metodą pomiaru różnicy potencjału, a następnie koryguje (obecnie automatycznie – cyfrowo) odpowiednimi wzorami. Jak podaje V Raport IPCC, „od początku ery przemysłowej 1765–1994 nastąpił spadek pH powierzchni oceanów o 0,08. W innym miejscu – „zaobserwowano spadek o 0,1 od początku ery przemysłowej”. Jakże chętnie te dane są powtarzane, a nawet „rozwijane” przez część mediów. No dobrze, tylko że pojęcie pH zostało wprowadzone dopiero w 1909 roku przez duńskiego biofizyka i biochemika – Sørena Sørensena, świetny niemiecki fizyk i chemik zaś, laureat nagrody Nobla z 1920 r., urodzony w Wąbrzeźnie, absolwent szkoły podstawowej i liceum w Grudziądzu – Walter Nernst – dał do tego podstawy matematyczno-fizyczne (pomiar siły elektromotorycznej/napięcia) dopiero po 1887 roku. Ile lat później rozpoczęto produkcję przemysłową pH-metrów i od kiedy zaczęto systematycznie badać pH oceanów wiarygodnymi przyrządami? Zatem można jedynie domniemywać, że tak często cytowany spadek pH oceanów w przedziale ponad 200 lat oparty jest co najwyżej na ekstrapolacji. Nie należy jednak w tym momencie negować antropogenicznej przyczyny takiego lub innego zakwaszenia warstwy (a może warstewki) powierzchni oceanu. Niewątpliwie od kilkudziesięciu lat zaobserwowano jakiś spadek pH. W najprostszym, dawnym rozumieniu pH, jako ujemnego logarytmu ze stężenia jonów wodorowych w roztworze, pomyślelibyśmy, że spadek pH z 8,2 do 8,1 wiąże się ze wzrostem ilości tych jonów o 25%.
Zwolennicy teorii CO2-centrycznej winią za to wyłącznie antropogenne uwalnianie CO2 ze spalania paliw węglowych (ropa, gaz, węgiel). Częściowo mają rację. Owszem, duża część CO2 faktycznie wchłaniana jest przez oceany. Jednak bilans stężenia jonów wodorowych, a raczej hydroniowych H3O+ w roztworze słonej wody oceanów nie pokrywa się z ilością rozpuszczonego dodatkowo dwutlenku węgla pochodzącego z atmosfery. Zauważmy, że globalne ocieplenie sprzyja raczej uwalnianiu CO2 z oceanu do atmosfery niż jego absorpcji. Przytaczanie równań równowagi dysocjacji
jest jak najbardziej poprawne, ale w dalszym ciągu nie odpowiada na pytanie – dlaczego? Działalność ludzka to prawdopodobnie dostarczenie rocznie do oceanów 25% emitowanego CO2 (ostatnio miałoby być wchłaniane blisko 10 Gt CO2), z czego sam węgiel stanowi ok. 2,5 Gt. To oznacza, że wskutek najwyższych obecnie w historii emisji CO2 do oceanów dodaje się rocznie… zaledwie 0,01% węgla zawartego już w oceanach (szacuje się, że oceany zawierają około 3,8e4 Gt węgla; wg Kożuchowski K., Meteorologia i klimatologia, PWN, 2007). Zawartość NaCl i innych soli mocnych kwasów i mocnych zasad rozpuszczonych w oceanach, o łącznym stężeniu 3,5% (i masie 4,6e7 Gt) stanowi bufor ograniczający zmianę pH. Zawartość np. siarki w oceanach to blisko 1,4e6 Gt (Cykl siarkowy, Wikipedia.pl, 2021). Emisje antropogeniczne siarki wynoszą ok. 100 do 150 mln t rocznie. Ponieważ mazut spalany w statkach zawiera do 4000 razy tyle siarki, co paliwo samochodowe, transport morski jest źródłem emisji ok. 15 mln t siarki rocznie. Nieobojętna chemicznie i biologicznie siarka, głównie w postaci SO2 jest pochłaniana przez powierzchniową warstwę wody otaczającej statek, prawdopodobnie także ten, który dokonuje pomiarów pH. Siarka w oceanie staje się pożywką dla kolejnych pokoleń planktonu zawieszonego blisko powierzchni. Możliwy do oszacowania opad antropogenicznych SO2 i NO2 z pewnością ma bezpośredni wpływ na pH powierzchni zbiorników wodnych.
A teraz przyjrzyjmy się ilości wody H2O uwalnianej ze spalania gazu ziemnego i ropy naftowej. W artykule z grudnia 2019 r. oszacowaliśmy ją na 22 Gt rocznie. Przyjmujemy tymczasowo, że jest to woda czysta, obojętna chemicznie, o pH=7,0. Ale, wobec alkalicznego oceanu o pH 8,2 ta woda jest przecież „relatywnie kwaśna”. Wiadomo, że faktycznie woda powstająca ze spalania węglowodorów nie jest wodą destylowaną, obojętną chemicznie, lecz – głównie z uwagi na zawartość związków azotu i siarki – ma odczyn kwaśny, często znacznie poniżej pH 7. W atmosferze pozostaje na dłużej niewielka część pary wodnej, reszta ulega kondensacji i trafia ostatecznie do oceanu. Ponieważ 90% węglowodorów spalanych jest na półkuli północnej z uwagi na kształt głównych komórek cyrkulacji atmosfery, para ta i zanieczyszczenia pozostają w znacznej części na tejże półkuli, gdzie proporcja powierzchni oceanów do lądów jest wyraźnie mniejsza niż na półkuli południowej. Fakt, pH oceanów półkuli północnej spadło o 0,1, zaś półkuli południowej tylko o 0,05.
Podobna asymetria występuje w zmianie pH cieków i zbiorników wodnych, powodowana przez wszelkie zanieczyszczenia pochodzenia antropogenicznego: rolnicze, przemysłowe i bytowe. Znaczna część dzisiejszych ścieków ma pH około 7 (są o niższym, są i o wyższym pH). Wobec pH 8,2 można uznać, że bezpośrednio – chemicznie zakwaszają one rzeki i oceany. Ścieki bytowe i hodowlane zawierają mocz i kał ludzki oraz zwierzęcy. Mocz ma wyraźnie odczyn kwaśny. Kał ludzki pH 7,0–7,5. Kał bydlęcy pH 7,5 – formalnie zasadowy. Ale wobec wód oceanicznych i wielu pierwotnych zbiorników wodnych o pH około 8,2, to czynnik zakwaszający. Nietrudno obliczyć, ile rocznie w ściekach trafia do wód moczu i kału 7,6 miliarda ludzi i miliarda sztuk bydła. W dalszym ciągu wydaje się jednak, że wyżej wymienione czynniki wraz z CO2 nie odzwierciedlają spadku wskazań pH-metrów używanych w badaniu kwasowości powierzchni oceanów. Konia z rzędem chemikowi, który mając wgląd w skład wody oceanicznej, potrafiłby obliczyć jej pH do trzeciego, a chociażby do drugiego znaczącego miejsca. Prawdziwa przyczyna tkwi najprawdopodobniej gdzie indziej: w zwiększonym metabolizmie oceanów, możliwym z powodu dostarczenia nawozów sztucznych, naturalnych, innych składników odżywczych, ale i trucizn, głównie pestycydów.
EUTROFIZACJA
Do wzrostu roślin potrzebny jest – poza oczywiście wodą – dwutlenek węgla i nawozy dostarczające roślinom azotu, fosforu, potasu, siarki i kilku innych pierwiastków. Eutrofizacja oznacza przekarmienie, czyli taki wzrost żyzności zbiorników wodnych, który powoduje przyspieszony, niekontrolowany wzrost (ale i obumieranie) żyjących tam roślin, glonów i innych organizmów. Sinice mogą wydzielać toksyny. W zbiorniku zaczyna brakować tlenu. Zanika fauna. W strefie przydennej zachodzą procesy beztlenowe. Powstaje metan, amoniak, siarkowodór. Rzeki od zawsze dostarczały składników odżywczych terenom położonym niżej, aż do swoich ujść. Równowaga została zaburzona przez człowieka poprzez przegrodzenie rzek zaporami i ograniczenie w ten sposób transportu części tradycyjnych, naturalnych składników odżywczych. Dramatyczne zaburzenie nastąpiło jednak od wprowadzenia chemizacji w rolnictwie, na które składa się nawożenie i stosowanie pestycydów. Zapory wodne nie stanowią dla nich barier. Przykładem szybkości, z jaką postępuje eutrofizacja, są obserwacje ujścia rzeki Missisipi do Zatoki Meksykańskiej. Martwe strefy to takie obszary, gdzie z powodu krytycznego niedoboru tlenu zanika życie biologiczne w strefie eufotycznej: zanika asymilacja dwutlenku węgla, przeważają procesy beztlenowe – gnilne w głębszych warstwach, zanika i fauna.
W 1990 r. w Zatoce Meksykańskiej obszar martwy zajmował już 10 tys. km², dziesięć lat później podwoił swoją powierzchnię (za Nutrient Pollution of Coastal Rivers, Bays and Seas, „Issues in Ecology”, No 7, 2000, Ecological Society of America). Na świecie zidentyfikowano już przynajmniej 400 martwych stref (F. Pearce, Can the World Find Solutions to the Nitrogen Pollution Crisis, „Yale Environment 360”, 2018).
NAWOZY SZTUCZNE
Nawozy mineralne dostarczają roślinom azotu, fosforu, potasu, magnezu, siarki, boru, żelaza i wapnia. Według danych „Monitora Branżowego PKO BP”, Analizy Sektorowe, Rynek nawozów 2019/2020, światowa produkcja wszystkich nawozów sztucznych w 2028 roku wynosiła 242 mln ton, z tego 146 mln ton to związki azotowe. Dla porównania, w 1961 roku było to odpowiednio 32 mln i 12 mln ton. Czytelnikom, którzy pasjonują się starą teorią CO2-centryczną i lubią wszystko przeliczać na emisje CO2 (tzw. ślad węglowy), chcielibyśmy zwrócić uwagę, że wyprodukowanie 1 tony nawozów sztucznych – od wydobycia surowców i paliw do ostatecznego produktu – wiąże się z emisją ok. 8 ton CO2, co przy produkcji 242 mln ton daje 2 Gt CO2 (na podst.: Chai R., Ye X., Ma C. et al., Greenhouse gas emissions from synthetic nitrogen manufacture and fertilization for main upland crops in China, „Carbon Balance and Management”, 14,20 (2019)). Tylko w procesie produkcji nawozów azotowych ulatnia się ok. 1% masy produkcji w postaci N2O, co przy jego (domniemanym) 300-krotnie większym potencjale globalnego ocieplenia wobec CO2 jest równoważnikiem emisji 0,7 Gt CO2. Łącznie nawozy sztuczne miałyby odpowiadać za 7% efektu cieplarnianego (o ile ten miałby działać tak, jak przedstawił to w swoich prezentacjach Al Gore).
Działalność rolnicza i przemysłowa człowieka dostarcza do zbiorników wodnych, w tym oceanów, kilkakrotnie więcej biogennych składników mineralnych, aniżeli dotychczas odbywało się to w sposób naturalny. Inne są ich proporcje. Składają się na to: blisko 1/2 spłukanych deszczem i spływających wodami użytych nawozów sztucznych, tlenki azotu powstające przy udziale bakterii glebowych, przechodzące z nawożonych pól do atmosfery i dalej w postaci kwaśnych deszczów. W krajach przemysłowych znaczne ilości tlenków azotu powstają w transporcie i przemyśle. Przypuszczalne proporcje w skali świata to: 40% mineralnych zanieczyszczeń wód powodują zanieczyszczenia rolnicze, 35% przemysłowe, transportowe i komunalne, a 25% jest pochodzenia naturalnego, które zawsze istniało – niezależnego od działalności człowieka na Ziemi (oszacowanie w oparciu o m.in. Helcom Baltic Marine Environment Protection Commission, 2014).
