인도네시아의 백화된 산호 (산호가 이룬 군락인 산호초는 수많은 해양생물의 서식지로, 바다의 열대우림이라 불리기도 한다. 산호는 성장하면서 바다의 탄산 이온을 이용해 탄산칼슘 골격을 만들어낸다. 미국 우즈홀해양연구소(WHOI)는 산호초의 골격을 조사해 해양산성화로 인해 산호초 골격의 밀도가 점차 낮아지고 있다는 걸 밝혀냈다. 1950년 이후 호주 대보초의 일부 산호의 골밀도가 10% 이상 감소했다. 이렇게 산호초의 골밀도가 낮아질수록 산호초가 약해지고 파괴되기 쉬워진다) 출처: Shutterstock
산성화
인위적인 이산화탄소의 증가로 인해 바닷물이 점차 산성화되고 있다. 바닷물의 산성화는 바다에 사는 생물들의 생존과 생식을 위협한다. 바닷물의 산성화 문제를 해결하기 위해서는 기후변화 완화가 필수적이다.
ⓒ 유채원
바다의 산성화는 왜 일어나고 있는가?
대기 중 이산화탄소를 바다가 흡수하기 때문이다. 바다는 산업혁명 이후로 급격히 늘어난 대기 중 이산화탄소를 흡수해왔다. 산업혁명 전의 대기 중 이산화탄소 농도는 278 ppm이었지만 2020년의 평균농도는 412.5 ppm으로 증가했다. 산업혁명이 시작된 이후로 바다로 흡수된 이산화탄소의 양은 자그마치 5250억 톤으로 추정된다.1 대기 중에 이산화탄소가 증가하면 대기와 바다의 이산화탄소 농도 평형이 다시 맞춰질 때 까지 대기 중 이산화탄소가 바다로 녹아든다. 바다에 녹아든 이산화탄소가 물과 결합하여 형성된 탄산($H_{2}CO_{3}$)는 다시 수소이온($H^{+}$)과 중탄산염($HCO_{3}^-$)으로 쪼개져, 결과적으로 해수의 수소이온 농도가 증가하게 된다. 즉, 산성도가 증가하게 된다. 이렇게 증가한 수소이온은 산호와 갑각류 등 일부 해양 생물들이 껍데기 형성을 위해 필요로 하는 탄산염(carbonate ions)과 반응하여 중탄산염을 형성한다(참조 pH 지표).
해양의 산성화는 왜 문제인가?
바다가 인간이 만들어낸 이산화탄소를 대량 흡수한다는 점은 좋은 작용으로 보일 수도 있다. 그러나 이산화탄소가 해수에 녹으며 해수가 급격히 산성화됨에 따라, 여러 문제가 발생할 수 있다. 앞서 살펴본 대로 산호뿐만 아니라 조개와 같은 패류는 바닷물 속의 탄산염을 사용해 탄산칼슘을 합성하여 몸의 골격이나 껍질을 만드는데, 해양이 산성화되면 바닷물 속 탄산염이 줄어든다. 이 때문에 해양생물의 골격이나 껍질을 만드는 과정이 방해를 받아 해양생물의 발달이 어려워진다. 또한 많은 해양생물의 서식처인 산호초 또한 해양산성화로 인해 위협에 처하고 있다.
해양산성화가 진행된 2100년의 바다를 가정해 만든 해수에 바다 달팽이의 껍질을 넣는 실험을 한 결과이다. 약 45일 만에 껍질이 녹아 사라져버렸다. 출처: NOAA Environmental Visualization Laboratory, public domain
어느 정도로 심한가?
산업혁명 이후 대기 중 이산화탄소가 급격히 늘어나면서, 불과 200여년 사이에 해수 표면의 산성도는 30% 증가했다(0.1pH 하락). 이는 지난 50000만 년 간 의 변화 중 가장 빠른 속도이다. 해수의 pH의 평균은 8.2로 알려져 있다. 과학자들은 인류가 이대로 이산화탄소 배출량을 줄이지 못한 채로 이번 세기 후반부에 이르면, pH가 7.8까지 내려갈 수도 있다고 예측하고 있다. 이는 14~17백 만 년 전의 중신세(Miocene) 중기 이후로는 나타나지 않았던 수준의 산성도다.2
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