Versauerung der Ozeane

Ein Drittel des menschengemachten CO₂ landet im Meerwasser. Der Oberflächen-pH fällt von 8,2 auf 8,1 — und die Wasserstoffionen nehmen dabei um 30 % zu.

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In den letzten zwei Jahrhunderten ist der pH-Wert des Oberflächenozeans von vorindustriell etwa 8,2 auf rund 8,1 gefallen. So dahingesagt klingt das nach nichts. Nachgerechnet ist es enorm: Die pH-Skala ist logarithmisch, ein Rückgang um 0,1 Einheiten bedeutet einen Anstieg der Wasserstoffionen-Konzentration um rund 30 % — und zwar im größten Gewässer der Erde, das chemisch zuvor mehrere zehn Millionen Jahre lang nahezu unverändert war. Die Verschiebung ist der unmittelbare chemische Fingerabdruck des fossilen CO₂: Etwa ein Drittel jedes Kilogramms Kohlenstoff, das Menschen verbrannt haben, hat sich im Meerwasser gelöst, und der Ozean hat sich jedes Gramm davon gemerkt.

Kohlendioxid liegt im Meerwasser nicht untätig herum. Es lagert sich zu Kohlensäure an, die zu Hydrogencarbonat und einem freien Proton zerfällt; auf längere Sicht gibt ein Teil dieser Hydrogencarbonat-Ionen ein zweites Proton ab und wird zu Carbonat. Das ganze System — CO₂ ⇌ H₂CO₃ ⇌ HCO₃⁻ ⇌ CO₃²⁻ — ist ein Puffer und fängt zugeführte Säure ab, indem es seine Gleichgewichte verschiebt, wie Puffer das eben tun. Bezahlt wird das mit einer sinkenden Carbonat-Konzentration, denn jedes zusätzliche H⁺ verbraucht ein CO₃²⁻ und macht HCO₃⁻ daraus. Diese versteckte Buchführung ist es, die die Ozeanversauerung biologisch brisant macht.

Marine Kalkbildner — Korallen, Muscheln, Austern, Seeigel und, am folgenreichsten, das kalkschalige Plankton (Coccolithophoriden, Foraminiferen und die Pteropoden, jene Meeresschnecken, an denen die polaren Nahrungsnetze hängen) — bauen ihre Skelette aus Calciumcarbonat, und wie leicht ihnen das fällt, hängt davon ab, wie gesättigt das umgebende Wasser mit Carbonat ist. Unterhalb einer kritischen Tiefe, dem Carbonat-Sättigungshorizont, ist Meerwasser untersättigt: Dort lösen sich Schalen schneller auf, als die Tiere sie aufbauen. Seit 1850 ist dieser Horizont in vielen Becken um Dutzende bis Hunderte von Metern nach oben gewandert, in Teilen des Südlichen Ozeans reicht er inzwischen fast bis an die Oberfläche. Eine junge Austernlarve, die in immer aggressiverem Wasser ihre erste Schale anlegt, steht biochemisch da wie ein Maurer, dem man immer weichere Ziegel reicht: Irgendwann trägt das Mauerwerk nicht mehr.

Warum jetztEnde der 2000er stand die Austernzucht im pazifischen Nordwesten der USA kurz vor dem Aus: Aufgetriebenes, versauertes Wasser tötete die Larven in den Brutanlagen. Heute puffern die Züchter ihr Zulaufwasser mit Natriumcarbonat — eine Notlösung im Industriemaßstab, die Zeit kauft, am Meer hinter dem Rohr aber nichts ändert. Korallenriffe trifft es doppelt: Wärmeres Wasser bleicht sie, saureres löst sie an, und beides zusammen zehrt die Riffökosysteme schneller auf, als es ein einzelner Mechanismus erwarten ließe. Neben der Erwärmung ist die Ozeanversauerung die zweite große chemische Signatur des Anthropozäns im marinen Befund — und die einzige, von der die Chemie des Meerwassers selbst garantiert, dass sie noch Jahrhunderte nach dem Ende der Emissionen weiterläuft.