해양 산성화 반응 정리

해양 산성화란 (Ocean Acidification)

해양 산성화란 바닷물, 즉 해수가 산성화 되는 것을 말합니다. 인류는 문명을 발전시키면서 여러 측면에서 많은 활동을 하게 되는데요, 이때 화석 연료의 연소 등의 과정 등에서 필연적으로 이산화탄소(CO2)가 발생을 하게 되죠. 그리고 이 이산화탄소는 해수에 녹아들게 되는데, 통상 pH 7 이하를 산성이라고 하지만 일반적인 해양의 바닷물이 pH 8 정도 수준의 약한 염기(base)임을 감안할 때, 해수가 pH 8 이하가 되면 산성화가 되었다고 표현을 하게 됩니다.

해양 산성화가 문제가 되는 이유를 간략하게 정리해 보자면, 산호나 조개류와 같은 해양 생물의 껍데기는 석회질로 되어 있는데요, 이러한 생물의 껍데기와 골격의 형성을 화학적으로 방해를 하게 됩니다. 생태계는 여러 생물종이 상호 작용하여 서로 영향을 주고받으므로, 연쇄적인 영향이 이어지고 해양 생태계가 교란이 되겠지요. 이를 산과 염기 파트와 연계하여 반응 과정과 반응식을 정리해 보겠습니다.

- 해양 산성화 반응, 이미지 출처: Yale.edu -

 

해양 산성화 과정 및 반응식

 

1.  화석연료의 연소 등과 같은 인류 문명의 발전 과정에서 이산화탄소(CO2)가 발생

 

2. 발생된 이산화탄소는 대기 중에 축적되고, 대기와 해양 간 농도 평형을 맞추는 방향으로 이산화탄소가 해양에 용해

 

3. 바닷물에 용해된 이산화탄소는 탄산(H2CO3, carbonic acid)을 형성 (탄산은 약산성 물질입니다.)

 

CO2 + H2O → H2CO3

 

4. 탄산이 수소 이온(H+)과 탄산수소이온(HCO3-)으로 이온화 (탄산이 수소를 내놓는 물질인 것으로 산성임을 알 수 있죠.)

 

H2CO3 → H^(+) + HCO3^(-)

 

5. 해양에 서식하는 조개, 산호류 등의 껍데기와 골격을 이루는 주성분은 석회질, 즉 탄산칼슘(CaCO3)입니다. 이 탄산칼슘은 칼슘 이온(Ca2+)과 탄산 이온(CO3^(2-))의 반응으로 생성이 되죠.

 

Ca^(2+) + CO3^(2-) → CaCO3

 

6. 4번에서 생성된 수소 이온이 탄산 이온과 반응을 하게 됩니다. 이 반응은 5번에서 이루어지는 탄산칼슘 생성 반응을 방해하고, 아래와 같이 탄산수소이온(HCO3-)을 생성시킵니다.

 

H^(+) + CO3^(2-) → HCO3^(-)

 

7. 이 반응으로 인해 조개류, 산호류 등의 해양 생물 개체수가 감소하고, 이로 전체 생태계에 영향을 미치게 됩니다.

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산과 염기 관련하여 지구 환경에 영향을 미치는 사례 중 하나로 정리해 보았습니다.