มหาสมุทร ผืนน้ำขนาดไพศาลที่ครอบคลุมพื้นที่ส่วนใหญ่ของผิวโลก ระบบนิเวศที่โอบอุ้มวิถีชีวิตมนุษย์นับล้าน เป็นเสมือนห้องครัวห้องใหญ่ที่ผลิตอาหารหล่อเลี้ยงคนทั่วโลก ปัจจุบัน ปัญหามลภาวะพลาสติกในมหาสมุทรเป็นประเด็นที่สาธารณชนให้ความสนใจโดยมีจุดมุ่งหมายเพื่ออนุรักษ์เหล่าสัตว์ทะเลที่ได้รับผลกระทบ ภาพสัตว์ทะเลที่ต้องจบชีวิตลงเพราะขยะพลาสติก รวมถึงคลิปวิดีโอเต่าทะเลที่เลือดท่วมเพราะหลอดพลาสติกติดอยู่ในจมูกกลายเป็นความทรงจำที่ยากจะลบเลือนจนอดไม่ได้ที่จะรู้สึกแขยงทุกครั้งที่ได้รับพลาสติกที่ใช้แล้วทิ้ง
แต่มีอีกวิกฤตหนึ่งที่เหล่านักวิทยาศาสตร์ค่อนข้างกังวลว่าอาจเลวร้ายถึงขั้นห่วงโซ่อาหารในทะเลพังทลาย แต่เกิดขึ้นอย่างช้าๆ โดยเหยื่อรายแรกคือเหล่าสัตว์น้ำมีเปลือกและแพลงก์ตอนตัวจิ๋วที่กำลังตายลงอย่างเงียบๆ
วิกฤตนั้นคือปรากฏการณ์มหาสมุทรเป็นกรด (Ocean Acidification)
หลายคนอาจไม่ทราบว่า นอกจากป่าไม้ที่คอยดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์แล้ว มหาสมุทรเป็นหนึ่งในตัวแปรสำคัญของวัฏจักรคาร์บอนโดยทำหน้าที่ดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์จากชั้นบรรยากาศโดยคิดเป็นสัดส่วนถึงราว 25 เปอร์เซ็นต์ นับตั้งแต่การปฏิวัติอุตสาหกรรมซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์สู่ชั้นบรรยากาศในอัตราเร่งจากการเผาเชื้อเพลิงฟอสซิลและถางทำลายพื้นที่ป่า
ในช่วงเวลา 200 ปี มนุษย์ปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ร่วมสี่แสนล้านตัน สร้างภาระเพิ่มเติมให้มหาสมุทรต้องดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ส่วนเกินเหล่านั้น กระบวนการดังกล่าวช่วยบรรเทาสภาวะโลกร้อนและการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ แต่ในทางกลับกันก็ทำให้ค่าความเป็นกรดด่างหรือ pH ของมหาสมุทรเปลี่ยนแปลงไปอย่างรวดเร็ว
มหาสมุทรกลายเป็นกรดได้อย่างไร
ค่า pH วัดจากความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออน (H+) ในสารละลายยิ่งมากเท่าไหร่ก็จะยิ่งมีความเป็นกรดมากขึ้นเป็นเงาตามตัว น้ำบริสุทธิ์จะมีค่า pH เท่ากับ 7 ถือเป็นจุดตัดของความเป็นกรดและด่าง หากตัวเลขต่ำกว่านี้ สารละลายนั้นจะเป็นกรด แต่หากสูงกว่านี้ สารละลายดังกล่าวจะเป็นด่าง ปัจจุบันน้ำทะเลมีค่า pH เท่ากับ 8.06 ซึ่งค่อนไปทางด่าง
แต่การที่มหาสมุทรดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์จากชั้นบรรยากาศ ทำให้ค่า pH เปลี่ยนแปลงไป โดยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) จะทำปฏิกิริยาเคมีกับน้ำทะเลกลายเป็นกรดคาร์บอนิกและปล่อยไฮโดรเจนไอออนที่ทำให้น้ำทะเลมีค่าความเป็นกรดมากขึ้น
นับตั้งแต่การปฏิวัติอุตสาหกรรม ค่า pH ของมหาสมุทรลดลงราว 0.1 หน่วย แม้ตัวเลขอาจจะดูน้อยมาก แต่ค่า pH นั้นอยู่ในฟังก์ชันลอการิทึม (logarithm) ที่การลดลง 0.1 หน่วยหมายถึงระดับความเป็นกรดที่เพิ่มขึ้นถึง 30 เปอร์เซ็นต์ คณะกรรมการระหว่างรัฐบาลว่าด้วยการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ (Intergovernmental Panel on Climate Change) คาดว่าหากยังไม่สามารถลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้ ค่า pH ในมหาสมุทรจะลดลงถึง 0.3 – 0.4 หน่วยในปี ค.ศ. 2100 ซึ่งจะกระทบต่อระบบนิเวศอย่างรุนแรง
กราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศและค่า pH ของมหาสมุทร จะเห็นว่ายิ่งคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศมากขึ้นก็จะทำให้น้ำในมหาสมุทรมีความเป็นกรดมากขึ้น ภาพจาก Ocean Acidification
ในอดีต มีบางช่วงเวลาที่โลกเผชิญกับภาวะคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศสูงจนทำให้น้ำทะเลมีค่า pH ต่ำลงเช่นกัน แต่ธรรมชาติมีกลไกในการปรับระดับค่า pH ให้สมดุลผ่านการชะล้างพังทลายของหินบนพื้นผิวโลกเพื่อเติมปริมาณแคลเซียมและคาร์บอเนตลงสู่มหาสมุทร อย่างไรก็ดี กระบวนการดังกล่าวใช้เวลานับล้านปี การกลายเป็นกรดของมหาสมุทรซึ่งเกิดจากกิจกรรมของมนุษย์นั้น คิดเป็นอัตราเร็ว 100 เท่าหากเทียบกับการเปลี่ยนแปลงตามธรรมชาติที่นักวิทยาศาสตร์พบในยุคน้ำแข็งและช่วงอบอุ่นระหว่างยุคน้ำแข็ง (glacial-interglacial period)
ไฮโดรเจนไอออนนอกจากจะทำให้น้ำทะเลเป็นกรดมากขึ้น ยังจับตัวกับคาร์บอเนต (CO32-) ที่ละลายอยู่ในน้ำกลายเป็นไบคาร์บอเนต (HCO3–) โดยมีการศึกษาพบว่าปริมาณคาร์บอเนตที่ละลายในน้ำทะเลลดลงราว 10 เปอร์เซ็นต์ในเขตร้อนชื้นเมื่อเทียบกับช่วงก่อนปฏิวัติอุตสาหกรรม ภาวะดังกล่าวนับว่าอันตรายต่อสิ่งมีชีวิตหลายชนิดซึ่งต้องอาศัยคาร์บอเนตในการสร้างเปลือกแข็งหรือโครงสร้างของร่างกาย
ระบบนิเวศที่อาจล่มสลาย
เหยื่อของภาวะมหาสมุทรกลายเป็นกรดคือ หอย กุ้ง ปู สัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังในกลุ่มอิคีเนอเดิร์มส์ (echinoderms) เช่น ดาวทะเล รวมถึงปะการัง ความเป็นกรดที่เพิ่มขึ้นยังสร้างผลกระทบที่เราอาจคาดไม่ถึง เช่น รบกวนประสาทการดมกลิ่นของสัตว์น้ำ และเพิ่มความสามารถในการส่งผ่านคลื่นเสียงใต้น้ำทำให้ใต้น้ำมีเสียงรบกวนมากขึ้น
การศึกษาชิ้นล่าสุดพบว่า ภาวะความเป็นกรดขัดขวางการเจริญเติบโตของปะการังทำให้กิ่งปะการังมีความหนาแน่นที่ต่ำลงและแตกหักง่ายขึ้น โดยทีมวิจัยคาดว่าแนวปะการังในแถบอินโด–แปซิฟิกซึ่งมีแนวโน้มจะได้รับผลกระทบรุนแรง การศึกษาอีกชิ้นระบุว่ากระบวนการสร้างแคลเซียมของปะการังจะลดลงถึง 40 เปอร์เซ็นต์ในภาวะมหาสมุทรเป็นกรด ข้อค้นพบดังกล่าวน่ากังวลอย่างยิ่ง เพราะแนวปะการังคือระบบนิเวศสำคัญที่ช่วยปกป้องชายฝั่งจากพายุ อีกทั้งยังเป็นแหล่งอนุบาลสัตว์น้ำซึ่งเปรียบเสมือนต้นทางของอุตสาหกรรมประมงทั่วโลก ยังไม่นับการท่องเที่ยวแนวปะการังที่อาจมีมูลค่าร่วมสามหมื่นล้านดอลลาร์สหรัฐในแต่ละปี
อีกอุตสาหกรรมที่เผชิญกับผลกระทบจากการที่มหาสมุทรกลายเป็นกรดคือการเพาะเลี้ยงหอยนางรม โดยมีรายงานจากผู้เพาะเลี้ยงหอยนางรมที่รัฐนิวเซาธ์เวลส์ ประเทศออสเตรเลีย ที่แทบไม่มีผลผลิตเป็นหอยนางรมขนาดใหญ่แต่ได้ผลผลิตเป็นหอยนางรมขนาดกลางเพิ่มขึ้นแทน ผู้ผลิตแถบอเมริกาเหนือเผชิญปัญหาที่หนักกว่าโดยมีฟาร์มหอยนางรมรายหนึ่งที่ลูกหอยไม่สามารถเกาะหลักและสร้างเปลือกได้เช่นในอดีต ฟาร์มหอยนางรมในวอชิงตันจึงต้องเพาะเลี้ยงลูกหอยในบ่อพักซึ่งมีค่าความเป็นด่างเหมาะสมจนกระทั่งสร้างเปลือกได้และเติบโตเพียงพอที่จะอยู่รอดในธรรมชาติ
แต่สัตว์ทะเลที่น่ากังวลที่สุดคือแพลงก์ตอนสัตว์ที่ชื่อว่าผีเสื้อทะเล (pteropod) ซึ่งขนาดเท่ากับเม็ดถั่ว โดยมีการทดลองในห้องแล็บพบว่าสิ่งมีชีวิตตัวจิ๋วนี้สร้างเปลือกแข็งอย่างยากลำบากในค่า pH ของมหาสมุทรปัจจุบัน ที่เลวร้ายกว่านั้นคือเปลือกของผีเสื้อทะเลจะละลายภายในเวลา 45 วันหากถูกแช่อยู่ในน้ำที่มีค่า pH เท่ากับที่ประมาณการไว้ในอีกแปดสิบปีข้างหน้า ผีเสื้อทะเลคือแหล่งอาหารสำคัญของสัตว์หลากชนิดในมหาสมุทร ตั้งแต่แซลมอนวัยแรกรุ่นไปจนถึงวาฬขนาดใหญ่ ภัยคุกคามประชากรจิ๋วเหล่านี้อาจทำให้ห่วงโซ่อาหารในมหาสมุทรล่มสลาย
ภาพขยายความละเอียดสูงของเปลือกผีเสื้อทะเลที่ถูกแช่ในน้ำที่มีค่า pH เทียบเท่ากับที่นักวิทยาศาสตร์ประมาณการไว้ใน ค.ศ. 2100 ภาพจาก NOAA
หลายคนอาจสงสัยว่าปัญหามหาสมุทรเป็นกรดนั้นเลวร้ายขนาดนั้นเชียวหรือ โชคดีที่เรามีพื้นที่ทางธรรมชาติที่จำลองสภาพมหาสมุทรที่มีความเป็นกรดสูงเปรียบเทียบได้กับมหาสมุทรไปอีกหลายทศวรรษข้างหน้าคือบริเวณทะเลรอบปราสาทเอรากอนีส (Aragonese Castle) ในอ่าวเนเปิลส์ ประเทศอิตาลี ซึ่งมีฟองคาร์บอนไดออกไซด์ผุดออกมาจากรอยแยกของภูเขาไฟใต้ทะเล บริเวณดังกล่าวพบสิ่งมีชีวิตเพียงแมงกะพรุน หญ้าทะเล และสาหร่ายทะเลโดยไม่พบสิ่งมีชีวิตชนิดอื่น
ปี พ.ศ. 2556 เป็นหมุดหมายสำคัญที่ความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ในชั้นบรรยากาศได้ทะลุ 400 ส่วนในล้านส่วน (Parts per million) นับว่าสูงที่สุดในรอบหนึ่งล้านปี นี่คือความท้าทายสำคัญที่มนุษยชาติต้องหาวิธีจัดการ ทั้งลดการปล่อยแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์เพิ่มสู่ชั้นบรรยากาศรวมถึงฟื้นฟูธรรมชาติเพื่อดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์เพิ่มเติม
ทั้งนี้ ต่อให้เราหยุดปล่อยคาร์บอนไดออกไซด์ทั้งหมดตอนนี้ก็ไม่สามารถหยุดกระบวนการมหาสมุทรกลายเป็นกรดได้ในทันที เพราะนี่คือวัฏจักรที่ขับเคลื่อนอย่างเชื่องช้าโดยหลากหลายกลไกตามธรรมชาติที่เชื่อมโยงปริมาณคาร์บอนในมหาสมุทรและชั้นบรรยากาศซึ่งอาจต้องใช้เวลาหลายร้อยปีเพื่อปรับสภาพ
แต่ก็คงดีกว่าการไม่พยายามแก้ไขปัญหาที่อยู่ตรงหน้า แล้วปล่อยให้มหาสมุทรกลายเป็นกรดอย่างช้าๆ พร้อมทิ้งระเบิดเวลาลูกใหญ่คือวิกฤติที่คืบคลานมาอย่างเงียบๆ ให้กับคนรุ่นหลัง
เอกสารประกอบการเขียน
Covering Ocean Acidification: Chemistry and Considerations
Ocean acidification, explained
Rising Acidity Is Threatening Food Web of Oceans, Science Panel Says
ภาพ : Lou Dematteis/REUTERS
Tags: คาร์บอนไดออกไซด์, ปะการัง, ทะเลกรด, การปล่อยก๊าซคาร์บอน, แพลงก์ตอน
