Un equipo de investigación dirigido por el profesor de la Universidad de Delaware Wei-Jun Cai, ha identificado una zona de agua cuya acidez está aumentando en la bahía de Chesapeake.

El equipo analizó factores poco estudiados que juegan un papel en la acidificación de los océanos (OA):cambios en la química del agua que amenazan la capacidad de los mariscos como las ostras, almejas y vieiras para crear y mantener sus conchas, entre otros impactos.

El Servicio Geológico de EE. UU. Define el pH como "una medida de cuán ácida o básica es el agua". La escala de pH varía de 0 a 14, con 7 considerados neutrales. Un pH menor a 7 es ácido, mientras que un pH superior a 7 es alcalino (básico). Ácido de batería, por ejemplo, puede tener un pH de 1, mientras que la leche de magnesia puede tener un pH de 10.

Los cambios en el pH pueden decirles a los científicos algo sobre cómo está cambiando la química del agua.

En su investigación, Cai y sus colegas descubrieron una "zona de pH mínimo" que ocurre a una profundidad de aproximadamente 10-15 metros (~ 30-50 pies) en la Bahía de Chesapeake. El pH en esta zona es de aproximadamente 7,4, casi 10 veces más alta en acidez (o una unidad más baja en pH) que la que se encuentra en las aguas superficiales, que tienen un pH medio de 8,2.

Se sospecha que esta zona se debe a una combinación de factores, Más importante, de los ácidos producidos cuando el agua del fondo rica en sulfuro de hidrógeno tóxico se mezcla hacia arriba. El equipo informó los hallazgos en un artículo en Comunicaciones de la naturaleza el 28 de agosto 2017.

"Este estudio muestra por primera vez que la oxidación del sulfuro de hidrógeno y el amoníaco de las aguas del fondo podría contribuir de manera importante a un pH más bajo en los océanos costeros y puede conducir a una acidificación más rápida en las aguas costeras en comparación con el océano abierto". "dijo Cai, autor principal del artículo y experto en química marina y movimiento del carbono a través de las aguas costeras.

Estudios previos, incluido el trabajo de Cai, han demostrado que la acidificación puede ser particularmente grave en aguas costeras ricas en nutrientes que a menudo contienen áreas con muy poco oxígeno y altos niveles de dióxido de carbono cerca del fondo. Sin embargo, los científicos no saben exactamente cuánto OA está ocurriendo en una bahía grande como la Bahía de Chesapeake, aunque está bien documentado que los nutrientes agrícolas que ingresan al agua han tenido un impacto progresivo en que el agua del fondo de la bahía se vuelva anóxica, o falta de oxígeno, durante los meses de verano durante los últimos 50 años.

El modelo cuantitativo proporciona nuevas pistas

La bahía de Chesapeake es el estuario más grande de los Estados Unidos. Además de proporcionar un entorno marino próspero para el turismo y la recreación al aire libre a lo largo de la costa este, la bahía juega un papel importante en la economía de la nación a través de la recolección de mariscos, incluidos los mariscos, como cangrejo azul y ostras, y peces como la lubina rayada.

Durante los cruceros de investigación a bordo del buque de investigación de 146 pies de UD Hugh R. Sharp en agosto de 2013 y 2014, Los investigadores de la UD Cai y George Luther y sus colegas recolectaron muestras de agua repetidamente de una cuenca profunda de la bahía principal de Chesapeake. Los investigadores midieron el oxígeno, sulfuro de hidrógeno, pH carbono inorgánico disuelto y alcalinidad total.

Como Cai analizó los datos de estos cruceros y otro en abril de 2015, advirtió que el pH de la bahía parecía alcanzar un mínimo a profundidades de entre 10 y 15 metros. Para explicar esto, Cai construyó un modelo biogeoquímico para simular la forma en que se consume oxígeno y se producen ácidos y carbono inorgánico para que coincida con las observaciones medidas en la Bahía de Chesapeake. Usando mediciones directas de sulfuro de hidrógeno recolectadas en las aguas del fondo por Lutero, Cai calculó cuánto ácido se necesitaría producir para explicar esta zona mínima.

Cai explicó que en el océano costero, en general, hay un efecto sinérgico en la OA cuando el exceso de nutrientes introducidos en el ecosistema desde la tierra causa un crecimiento excesivo de las plantas, un proceso conocido como eutrofización que altera la química natural del agua y causa la muerte de especies marinas. Cuando esa materia orgánica se hunde hasta el sedimento del fondo, es consumida por bacterias que respiran, creando un exceso de dióxido de carbono que se mezcla hacia arriba en la columna de agua.

"El agua ya tiene un pH más bajo y cuando agrega un poco más de dióxido de carbono y otros ácidos, crea un punto de inflexión que conduce a una disminución del pH ", dijo Cai.

Comparó los resultados de su modelo de la Bahía de Chesapeake con los datos del Golfo de México, que se considera un sistema bien amortiguado que puede contrarrestar los cambios de OA y mantenerse en equilibrio. Pero en grandes estuarios eutróficos como la bahía de Chesapeake, los factores estresantes combinados del cambio climático y el medio ambiente hacen que la bahía sea más vulnerable, y el exceso de nutrientes y el aumento de la acidez pueden tener un costo mayor.

"Dado lo generalizadas que están las zonas de bajo oxígeno en las aguas costeras de todo el mundo, La comprensión de estos procesos nos permitirá predecir la acidificación de los estuarios bajo los aumentos esperados de dióxido de carbono y la mitigación continua de los aportes de nutrientes mediante acciones de gestión. "dijo Jeremy Testa, profesor asistente en el Centro de Ciencias Ambientales de la Universidad de Maryland. "Estos resultados nos permitirán identificar dónde y cuándo los organismos formadores de conchas, como las ostras, prosperarán o sufrirán en el futuro".

La investigación del equipo muestra que actualmente la disolución de las conchas vivas y los minerales no vivos de aragonita y calcita ha proporcionado un mecanismo de autorregulación para amortiguar o evitar que las aguas del fondo de la bahía de Chesapeake se vuelvan ácidas.

Pero, ¿qué significará para especies económicamente importantes como las ostras y las almejas si el ecosistema en general se desequilibra aún más?

Ésta es una cuestión que al equipo de investigación le gustaría explorar más a fondo.

"Existe un límite a la capacidad de la madre naturaleza para autorregular estos sistemas, "Dijo Cai.