Von Horst Rademacher
21. Juni 2008 Den vom sauren Regen verursachten chemischen Veränderungen in Waldböden wird oft mit dem Versprühen von Kalk begegnet. Das vom Kalk freigesetzte Karbonat bindet nämlich die Wasserstoffionen, die zur Versauerung des Bodens beitragen. Dieselbe chemische Reaktion, die im Wald eine umweltfreundliche Wirkung hat, kann im Meer zu schweren Umweltschäden führen. Verbinden sich dort nämlich vermehrt Wasserstoff- und Karbonationen miteinander, stehen die Karbonate der Meeresfauna nicht mehr für den Skelettbau zur Verfügung. Korallen, Muscheln und selbst das mikroskopisch kleine Plankton können nicht mehr wachsen. Je mehr Kohlendioxid also ins Meer gelangt, desto stärker wird diese Reaktion.
Auf einer Tagung in Nizza haben nun Wissenschaftler aus 30 Instituten in zehn europäischen Ländern eine Forschungsinitiative zur Untersuchung der Versauerung der Meere als Folge des steigenden Kohlendioxidgehaltes der Luft ins Leben gerufen. Das Projekt wird vom Laboratorium für Ozeanographie des französischen Forschungsrates in Villefranche koordiniert.
Hydrolyse im Meerwasser
Auf den ersten Blick könnte das Meer die Rettung sein im Kampf gegen den steigenden Anteil an Kohlendioxid in der Atmosphäre; denn jede volle Sprudelflasche beweist, dass Wasser eine große Menge davon lösen kann. Die Weltmeere, so fand eine Forschergruppe um Richard Feely und Christopher Sabine von der amerikanischen Ozean- und Wetterbehörde (Noaa) in Seattle schon vor einigen Jahren heraus, nehmen täglich etwa 30 Millionen Tonnen Kohlendioxid auf. Seit dem Jahre 1800 sind auf diese Weise knapp 120 Milliarden Tonnen Kohlenstoff, der bei der Verbrennung fossiler Energieträger in die Atmosphäre gelangt war, im Meer verschwunden.
Gelangt Kohlendioxid ins Meerwasser, kommt es zur Hydrolyse. Es entsteht zunächst Kohlensäure (H2CO3), die aber in ihre Ionenbestandteile aufgeht, nämlich in ein Bikarbonat (HCO3) und ein Wasserstoffion. Je mehr freie Wasserstoffionen in einer Flüssigkeit sind, desto "saurer" ist sie. Als Maßstab dient dabei der auf einer logarithmischen Skala gemessene pH-Wert. Ein pH-Wert von 7 gilt als neutral. Erhöht sich die Zahl der Wasserstoffionen auf das Zehnfache, wird der pH-Wert von 6 erreicht, was einer leichten Säure entspricht. Sinkt der Gehalt an Wasserstoffionen dagegen auf ein Zehntel der ursprünglichen neutralen Konzentration, misst man einen pH-Wert von 8. In der Sprache der Chemiker ist eine solche Flüssigkeit leicht basisch.
Immer noch leicht basisch
Mit einem durchschnittlichen pH-Wert von 8,1 gehört Meerwasser, in dem immer Salze gelöst sind, in diese leicht basische Kategorie. Der Wert kann allerdings in den verschiedenen Ozeanen und Randmeeren abhängig von der Jahreszeit bis um 0,3 in jede Richtung schwanken. Das Europäische Nordmeer zwischen Grönland, dem Nordkap und Spitzbergen weist den höchsten pH-Wert auf. Die "sauersten" Werte von weniger als 7,7 finden sich dagegen im tropischen Ostpazifik vor der Küste Mittelamerikas sowie im Arabischen Meer.
Die große Menge an Kohlendioxid, die in den vergangenen zwei Jahrhunderten vom Meer aufgenommen wurde, hat dazu geführt, dass der pH-Wert des Meerwassers im weltweiten Durchschnitt um etwa 0,1 abgenommen hat. Die Ozeane sind zwar immer noch leicht basisch, aber insgesamt doch ein wenig saurer geworden. Obwohl diese Versauerung gering erscheint, hat sie womöglich weitreichende schädliche Folgen. Ebenso wie im Waldboden ist das freie Wasserstoffion auch im Meerwasser in der Lage, ein doppelt negativ geladenes Karbonation (CO3) an sich zu binden. Dieses Ion braucht die Meeresfauna aber für den Aufbau ihrer Skelette, bei dem sie es mit einem Kalziumion zu Kalziumkarbonat vereinigt. Vereinfacht gilt, je saurer das Meer ist, desto mehr Karbonationen werden vom Wasserstoff aus dem Verkehr gezogen und desto geringer ist die Karbonatproduktion.
Mineralische Quellen und versauertes Tiefenwasser
Besonders saures, also besonders viele Wasserstoffionen enthaltendes Wasser ist sogar in der Lage, Kalziumkarbonat aufzulösen - beispielsweise in den Schalen von lebenden Schnecken oder Muscheln. Das hat jetzt eine europäische Forschergruppe vor der Insel Ischia im Golf von Neapel beobachtet. Wegen des Vulkanismus in dieser Region gibt es um Ischia herum zahlreiche untermeerische Mineralquellen, die einen hohen Gehalt an Kohlendioxid aufweisen. Die Forscher um Jason Hall-Spencer von der Universität in Plymouth haben nun die pH-Werte des Meerwassers in der Umgebung dieser Quellen gemessen und gleichzeitig die Meeresfauna dort untersucht. Selbst bei einem pH-Wert von 7,6 beobachteten sie, wie sich die Schalen von Meeresschnecken aufzulösen begannen. Das Meeresgebiet um Ischia könnte, so schreibt die Gruppe in der Zeitschrift "Nature", als natürliches Labor für die Untersuchung der Versauerung der Meere dienen.
Unterdessen untersuchten Feely und seine Mitarbeiter zum erstenmal systematisch die Verteilung der pH-Werte im Ostpazifik vor der nordamerikanischen Küste. Mit dem amerikanischen Forschungschiff "Wecoma" fuhren sie zwischen dem Queen-Charlotte-Sund in Kanada und San Gregorio auf der mexikanischen Halbinsel Baja California auf insgesamt 13 Bahnen senkrecht zur Küste und überquerten dabei jeweils den Kontinentalschelf. Entlang jeder dieser Bahnen maßen die Forscher an Dutzenden Punkten den pH-Wert des Wassers in verschiedenen Tiefen. Wie die Gruppe jetzt im "Sciencexpress" berichtet, dringt dabei an vielen Stellen versauertes Tiefenwasser in flachere Wasserschichten und senkt dort die pH-Werte derart stark, dass die Meeresfauna beeinträchtigt wird.
Text: F.A.Z.
Bildmaterial: Team Peckolt
