Estimation of pH on total scale in coastal environments for the understanding of the variability of the carbonate system in the context of ocean acidification

• López, Erika Paola ^[1] ; Bernal, Cesar A. ^[2] ; Zea, Sven ^[1]
  1. [1] Universidad Nacional de Colombia

     Universidad Nacional de Colombia

     Colombia

     
  2. [2] Unidad de Laboratorio de Calidad Ambiental Marina, Instituto de Investigaciones Marinas y Costeras – INVEMAR, Santa Marta, Colombia. - Red de Investigación de los Estresores Marino Costeros de Latinoamérica y el Caribe – REMARCO, https://remarco.org/
• Localización: Boletín de Ciencias de la Tierra, ISSN 0120-3630, Nº. 51, 2022 (Ejemplar dedicado a: Enero - Junio), págs. 61-72
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Estimación de pH en escala total en ambientes costeros para el entendimiento de la variabilidad del sistema de carbonatos en el contexto de acidificación oceánica
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• Resumen
  • español

    El desarrollo teórico y práctico del fenómeno de acidificación oceánica (AO) involucra al océano abierto y si lo poco que se sabe del significado de la variación del pH y el sistema de carbonatos en ambientes costeros tiene algún efecto en la AO. Las mediciones potenciométricas tradicionales de pH se hacen en la escala NBS (pHNBS), desarrollada para aguas dulces, pero para la AO es necesario usar la escala total (pHT), que incluye el efecto de los iones hidronio y los complejos formados con el ion sulfato. En la laguna costera artificial La Escollera en Santa Marta (Colombia) se probó una metodología para calcular pHT usando series de mediciones in-situ de potencial (EX) realizadas con un electrodo de pHNBS. Para ello se usó la expresión pHT(X) = pHT(TRIS) - EX-ETRISR*T*ln10/F, la cual calcula el pHT(X) de la muestra a partir del pHT(TRIS) de la solución estándar TRIS, los potenciales E medidos a la temperatura T, y las constantes R y F. ETRIS se determinó experimentalmente para el rango de temperaturas de la laguna y la regresión lineal presentó un coeficiente de determinación (R2) de 0,9977. En un primer análisis cualitativo se constató que las variaciones de pH durante el ciclo día-noche están estrechamente asociadas con las del oxígeno disuelto, por la producción y consumo de CO2 por fotosíntesis y respiración. Estas variaciones de alta frecuencia son de mayor magnitud que las del océano abierto, generando preguntas sobre el efecto real de la AO en los ecosistemas costeros.

  • English

    Most of the theoretical and practical development of the ocean acidification (OA) phenomenon involves the open ocean, and not much is known of the significance of variation in pH and carbonate system in coastal environments and the effect, if any, of OA. Traditional potentiometric pH measurements are carried out on the NBS scale (pHNBS), developed for freshwaters, but for OA it is necessary to use the total scale (pHT), which includes the additional ions of seawater. Using a series of in-situ measurements of potential, carried out with a pHNBS electrode in the artificial coastal lagoon La Escollera in Santa Marta (Colombia), a methodology to calculate pHT was tested. For this, the equation pHT(X) = pHT(TRIS) - EX-ETRISR*T*ln10/F was used, which calculates pHT(X) of the sample from the pHT(TRIS) of the TRIS standard solution, the potentials E measured at temperature T, and the constants R and F. ETRIS was determined experimentally for the lagoon temperature range, and the linear regression showed a coefficient of determination (R2) of 0.9977. In a first qualitative analysis, it was verified that pH variations during the day-night cycle are closely associated with those of oxygen, from the production and consumption of CO2 by photosynthesis and respiration. These high-frequency variations are of greater magnitude than those of the open ocean, raising questions about the real effect of OA on coastal ecosystems.