LA IMPORTANCIA DE LA ACIDIFICACIÓN DE LOS OCÉANOS EN LA QUÍMICA DEL HIERRO (Fe) Y SU EFECTO EN EL FITOPLANCTON
El pH es un factor determinante en la especiación
inorgánica de los metales, como el Fe, generalmente debido a la formación de
complejos fuertes con hidróxidos (OH-) y carbonatos (CO32-).
Una disminución del pH del océano, lo que se conoce como la acidificación de
los océanos, implicarían una menor concentración de estos complejos con
hidróxidos y carbonatos.
Por qué
disminuye el pH en los océanos?
La actividad industrial ha hecho que la concentración de
dióxido de carbono en la atmósfera, y por lo tanto la presión parcial de CO2 (pCO2) aumente de forma exponencial en el tiempo. De hecho, se
estima que la pCO2 aumentará en más de 1600 µatm en los próximos 150
años si se sigue emitiendo al ritmo actual (Caldeira y Wickett, 2003). Esto
provoca que haya una transferencia importante de CO2 desde la atmósfera hacia el océano, disminuyendo el pH. Este incremento drástico de CO2,
puede generar una disminución del pH desde 8.1 (promedio actual) hasta 7.4
(Caldeira y Wickett, 2003). Estos efectos serian aún más drásticos en zonas
costeras o estuarinas, donde hay aporte de agua dulce con pH cerca de 6.0 y
baja concentración de carbono inorgánico.
Cómo pueden
afectar estos cambios a la química inorgánica del Fe?
El Fe se puede encontrar en el océano como Fe(II) y
Fe(III). Esta última es la especie termodinámicamente más estable. El Fe(III)
forma hidróxidos de Fe, altamente insolubles al pH actual del océano. De hecho,
como muestra la Fig. 1, a pH=8, el Fe(III) alcanza su mínimo de solubilidad. A
medida que disminuye el pH, como se prevé, la solubilidad del Fe(III)aumenta,
haciendo posible su permanencia en disolución durante más tiempo. Esto tiene
efectos directos en los ciclos biogeoquímicos y en la producción primaria
(Martin, 1990), ya que el Fe es un micronutriente esencial (Brand, 1991).
Por otro lado, la velocidad de oxidación de Fe(II) a
Fe(III) es más lenta a medida que el pH disminuye, lo cual va a hacer posible
que también haya más concentración de Fe(II) en agua de mar (Fig. 2). Este
Fe(II) es más bio-asimilable por el fitoplancton.
Importancia del
proyecto EACFe
El proyecto EACFe va a realizar medidas cuantitativas del
proceso de oxidación de Fe(II) en aguas árticas y sub-árticas, que son de las
zonas más sensibles a este incremento de CO2 o disminución de pH en
aguas oceánicas. De esta forma, se podrá estimar la especiación inorgánica del
Fe en diversas condiciones físico-químicas y poder arrojar más luz a los
efectos que tienen la acidificación oceánica en la química de metales
esenciales, como el Fe.
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| Fig. 1. Solubilidad del Fe(III) en función del pH (Liu y Millero, 2002) |
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| Fig. 2. Evolución de la especiación de Fe en agua de mar (Millero y col. 2009) |
Referencias
Brand,
L.E., W.G. Sunda, and R.R.L. Guillard. 1986. Reduction of marine phytoplankton reproduction
rates by copper and cadmium. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology
96:225–250.
Caldeira,
K., and M.E. Wickett. 2003. Oceanography: Anthropogenic carbon and ocean pH. Nature 425:365.
Liu,
X., and F.J. Millero. 2002. The solubility of iron in seawater. Marine
Chemistry 77:43–54.
Martin,
J.H. 1990. Glacial-interglacial CO2 change: The iron hypothesis. Paleoceanography
5(1):1–13.
Millero,
F.J., Woosley, R., Ditrolio, B., Waters, J. 2009. Effect of ocean acidificacion
on the speciation of metals in seawater. Oceanography
22: 72-85.