Sonntag, 30. November 2014

Ozean-Versauerung

Hier ein wirklich tiefschürfender Artikel über die Rolle des CO2 in den Ozeanen

(Ich werde versuchen, eine noch leichter verständliche Zusammenfassung zu bringen)


Dr. rer.nat Siegfried Dittrich
Dipl.Geol. Prof. Dr. Friedrich-Karl Ewert,

Versauerung der Ozeane? Geo-chemisch unmöglich !

Voraussetzung: Zusammensetzung des Magmas, der Gesteine, der Sedimente
Die Befürworter eines angeblich durch die anthropogenen Emissionen von CO2 verursachten
Klimawandels bekräftigen ihr Modell (Projekt), das schon auf falschen Annahmen beruht,
zusätzlich mit einer Versauerung der Ozeane. Das Argument hat Karriere machen können,
weil ihren Benutzern entweder die geo-chemischen Grundkenntnisse fehlen oder ihr Zweck
ihre Mittel heiligt. Die Fakten beweisen jedoch, dass eine Versauerung der Ozeane durch den
Eintrag von CO2 aus der Atmosphäre grundsätzlich nicht möglich ist – die geo-chemischen
Voraussetzungen sorgen für ein Übergewicht der basischen Komponenten, denn 96,1% der
Gesteine der Erdkruste bestehen aus den folgenden acht 8 Elementen, mit Natrium und Kalium
als Alkali- und Kalzium und Magnesium als Erdalkali-Metalle (Anteile in Gewichtsprozent):
49,4% Sauerstoff (O)
25,8% Silizium (Si)
7,5% Aluminium (Al)
4,7% Eisen (Fe)
3,4% Kalzium (Ca)
2,6% Natrium (Na)
2,4% Kalium (K)
2,0% Magnesium (Mg)
Diese Zusammensetzung lässt erkennen, dass die Gesteine überwiegend aus Silikaten bestehen.
Je nach den verfügbaren Elementen haben sich mehrere Gruppen von Silikatmineralen
gebildet. Sie bestehen aus ihrer negativ geladenen Anionenfamilie (SixOy) und den positiv
geladenen Kationen Al, Fe, Ca, Na, K und Mg. Ein Vertreter der Feldspate ist z.B. der Albit
(Na3AlSi3O8), ein Vertreter der Olivine ist der Fayalith (Ca2SiO4).
Etwa die Hälfte der Kationen gehört zu den Alkali- und Erdalkalimetallen, und beide Gruppen
sind starke Basenbildner, besonders die Alkalimetalle Kalium und Natrium. Starke Säurebildner
haben dagegen nur einen sehr kleinen Anteil – zum Beispiel beträgt er für Chlor nur 0,2%
.
Sobald Gesteine an der Oberfläche liegen, verwittern sie. Der dabei entstehende Gesteinsschutt
wird über die Erosion der Flüsse als Kies oder Sand oder Ton in die Meere transportiert
und dort abgelagert. Der Gesteinsschutt enthält auch lösliche Minerale. Vom Niederschlagswasser
werden sie aufgelöst und gelangen – oft mit Zwischenstationen im Grundwasser –
schließlich über die Flüsse ebenfalls in die Meere.

Verwitterung, Erosion, Transport und Sedimentation sind kontinuierliche Prozesse. Jedes Jahr
werden weltweit zig Milliarden Tonnen als Schwebfracht oder Geröll oder in gelöster Form
flussabwärts transportiert. Allein beim Mississippi sind es jährlich 341 Mio. Tonnen Schwebfracht,
130 Tonnen Lösungsfracht und 40 Mio. Tonnen Sand und Geröll.
In den Ozeanen bilden sich je nach Stoffangebot neue Verbindungen, beispielsweise die Karbonate
mit der aus CO2 entstandenen Kohlensäure. Ob sie sedimentieren oder gelöst bleiben,
richtet sich nach ihrer Löslichkeit:
• Die Löslichkeit von Kalziumkarbonat (CaCO3 – Kalk) ist mit 0,014 g/l klein, so dass
es als chemisches Sediment ausfällt. Deshalb ist in der geologischen Vergangenheit
sehr viel Kalk entstanden.
• Die Löslichkeit von Natriumkarbonat (Na2CO3 – Soda) ist mit 217 g/l groß, so dass es
bei dem durchschnittlichen Salzgehalt des Meerwassers von 35 g/l immer in Lösung
bleibt. Die Lösung aus starker Natronlauge und schwacher Kohlensäure ist basisch,
hat also einen pH*)-Wert > 7.
*) pH-Wert ist ein Maß für den sauren oder basischen Charakter einer wässrigen Lösung. pH-Werte
1 bis 7 kennzeichnen eine saure Lösung, pH-Werte 7 bis 14 eine basische.
pH-Wert der Ozeane
Der pH-Wert soll sich in den letzten Jahrzehnten von ca. 8,2 auf 8,1 erniedrigt haben. Diese
Abnahme wird von den Befürwortern des Klimawandels als Zunahme der Versauerung verstanden.
Das ist doppelt falsch, denn einmal setzt das voraus, dass schon vorher eine Versauerung
vorgelegen hat, und zum anderen beginnt das saure Milieu erst bei pH < 7. Die Absenkung
von 8,2 nach 8,1 zeigt lediglich eine geringe Abnahme der Alkalinität an, und damit
außerdem die Tatsache, dass der pH-Wert der Meere nicht konstant ist sondern veränderbar.
Die zeitlichen und regionalen Schwankungen des pH-Wertes werden durch geogene Faktoren
verursacht, die nicht beeinflussbar sind:
• Die Zusammensetzung und die Menge der von den Flüssen angelieferten Verwitterungsprodukte
ändern sich, und damit auch die Menge der in Lösung angelieferten Alkali-
und Erdalkali-Ionen.
• Mit den Eis- und Warmzeiten variieren die globalen Temperaturen – beide schaffen
im Meerwasser jeweils eigene CO2-Konzentrationen.
• Die Biosphäre der Ozeane, die Meeresströmungen und der untermeerische Vulkanismus
ändern sich ebenfalls.
Wegen der Vormacht der basischen Elemente bleibt das Meerwasser trotz der Änderungen
zwangsläufig immer im alkalischen Bereich, also oberhalb von pH = 7. Die Änderungen erfolgen
zeitlich und regional unterschiedlich. Keiner kann wissen, wie viel höher oder niedriger
die örtlichen pH-Werte früher waren bzw. künftig sein werden.

CO2 in der Atmosphäre

In der Politik und in der veröffentlichten Klimadiskussion wird dem CO2 soviel Beachtung
und Wichtigkeit zugemessen, dass der Laie annehmen muss, sein Anteil an der Luft sei groß;
selbst Abiturienten schätzen ihn schon mal auf 20%. Das Gegenteil ist der Fall, denn sein
Anteil ist winzig – CO2 ist ein Spurengas. Die Luft besteht zu ca. 78% aus Stickstoff (N), ca.
21% aus Sauerstoff (O), 0,9% aus Argon (Ar), und einem Rest von 0,05%, aus Gasen, an denen
CO2 mit – gegenwärtig – 0,04% beteiligt ist. In Diskussionen zum Klimawandel wird
sein Anteil meist in ‚ppm’ angegeben, was ‚parts per million’ bedeutet – 0,04% sind 400
ppm.

CO2 im Meer

CO2 ist im Wasser löslich. Die Löslichkeit wächst mit steigendem Druck und mit abnehmender
Temperatur – sich erwärmendes Wasser gibt CO2 an die Atmosphäre ab, sich abkühlendes
Wasser nimmt CO2 aus der Atmosphäre auf.. Je nach Wirksamkeit der korrigierenden Faktoren
kann die im Wasser gelöste CO2-Menge seinen pH-Wert in geringem Maße beeinflussen.
Eine kurze Modellrechnung zeigt, dass zumindest die anthropogenen Emissionen keine Veränderung
des pH-Wertes in den Ozeanen bewirkt haben, wenn er sich denn wirklich um den
angeblichen Betrag von 0,1 zur sauren Seite hin verschoben haben sollte. Das ist jedoch unsicher,
denn die Strömungen im Meer und die dadurch verursachten Durchmischungen beeinträchtigen
die Zuverlässigkeit der Messwerte. Es würde bedeuten, dass allein durch den letzten
Anstieg des CO2 in der Atmosphäre die H-Ionenkonzentration der Meere um ca. 30% zugenommen
hätte. Diese Zahl ergibt sich durch die logarithmische Definition des pH-Wertes
Von den menschengemachten CO2-Emissionen verbleiben vermutlich ca. 50% in der Atmosphäre,
was pro Jahr zu einem Anstieg von knapp 2 ppm führt. Der Rest wird zu etwa gleichen
Teilen von den Ozeanen und der Biosphäre aufgenommen. Es gelangt also jährlich nicht
mehr als 1 ppm CO2 in die Meere. Für die Auflösung des CO2-Eintrages steht mit dem Volumen
der Ozeane ein sehr großer Speicher zur Verfügung. Etwa das 50-fache der in der Luft
befindlichen Menge soll sich z.Z. im Wasser befinden. Dies wären bei dem jetzigen CO2-Gehalt
der Luft von 400 ppm etwa 20000 ppm im Meer. Das ist noch nicht alles an CO2, denn
zusätzlich treten ständig neue CO2-Mengen aus den CO2-emittierenden Schloten am Boden
der Ozeane hinzu. Umgekehrt verbrauchen Algen und alle anderen Arten des Phyto-Planktons
große Mengen von CO2 zu ihrer Ernährung, was die CO2-Verfügbarkeit reduziert.
Auf der alkalischen Seite liefern die Flüsse große Mengen an alkali- und erdalkalireicher Lösungsfracht,
und außerdem gibt es aus den unterseeischen Vulkanen die Ausflüsse von
Magma, die ebenfalls geschmolzene Alkali- und Erdalkalimetalle enthalten. Es sind also in
großer Menge starke Basenbildner vorhanden, die schließlich die im Meerwasser vorhandenen
H-Ionen neutralisieren, und die wegen ihrer stärkeren Alkalinität die saueren Komponenten
dominieren und pH-Werte >7 erzeugen.
Wer die biologischen, chemischen und physikalischen Grundlagen berücksichtigt, weiß, dass
der zuvor genannte Eintrag von 1 ppm pro Jahr keine Versauerung verursachen kann. Oder
kann sich irgend jemand vorstellen, dass in letzter Zeit der Eintrag von 1 ppm pro Jahr gegenüber
der gewaltigen Menge an bereits vorhandenem CO2 eine Zunahme der H-Ionenkonzentration
um 30% bewirkt haben soll?

CO2 als biogener Gesteinsbildner

Die wichtige Funktion des im Meerwasser gelösten CO2 als Gesteinsbildner blieb hier unbeachtet,
denn sie wurde bereits in früheren Berichten behandelt, die im EIKE-Archiv zu finden
sind. Hier soll der Hinweis reichen, dass während der Hunderte von Millionen Jahren der
CO2-Gehalt der Atmosphäre phasenweise sehr viel höher war als heute, was auch immer einen
höheren CO2-Gehalt der Ozeane bedingt hat. Der Entwicklung der Biosphäre hat das genützt,
beispielsweise mit dem wiederholten Wachstum von gewaltigen Korallenriffen schon
vor 400 bis 380 Millionen Jahren in den Meeren der Devon-Zeit; der CO2-Gehalt der Atmosphäre
betrug damals 2200 ppm – im Vergleich zu 400 ppm heute. Diese Riffe bilden die
‚Massenkalke’, die vielerorts in den deutschen Mittelgebirgen vorhanden sind – und für die
Gewinnung von Kalk abgebaut werden.

Zusammenfassung

Ausschlaggebend für die stabile Alkalinität des Meerwassers ist folglich die grundlegende
Tatsache, dass das Magma und die dann daraus entstehenden gesteinsbildenden Minerale als
Kationen der Silikate außer Eisen und Aluminium die stark basischen Alkali- und Erdalkali-
Elemente enthalten. Auch sie gelangen in gelöster Form ständig über die Flüsse in die Ozeane.
Die von ihnen bewirkte Alkalinität ist stärker als die Wirkung der im Meerwasser gelösten
zumeist schwachen Säuren, so dass ein basischer pH-Wert resultiert. Sowohl die CO2-
Übertritte aus der Atmosphäre in die Ozeane als auch das aus den (Mini-Vulkan-)Schloten am
Meeresboden aufsteigende CO2 sind zu schwach, als dass sie gegen die Menge der starken
Basenbildner eine Versauerung der Ozeane erreichen könnten. Die CO2-Lieferanten der
Meere haben aber eine intensiv wachsende Biosphäre ermöglicht, die auch große Kalkstein-
Vorkommen und Kohlenwasserstoff-Lagerstätten entstehen ließ.
Das Modell einer Versauerung der Ozeane durch höhere CO2-Konzentrationen der Atmosphäre
widerspricht den naturgegebenen Fakten und sollte aufgegeben werden

Hier das PDF dazu:

http://www.eike-klima-energie.eu/uploads/media/EW_Versauerung_EwDI.pdf

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