Wskaźnik kwasowości lub zasadowości. Prawidłowe pH wody morskiej wynosi ok. 7,8–8,2 (odczyn lekko zasadowy). Odpowiada za utrzymanie równowagi węglanowej, kluczowej dla organizmów budujących wapienne muszle i szkielety (koralowce, mięczaki).

pH jest bardzo dobrym parametrem spinającym mikroplastik, tlen oraz cykl N i P. Co więcej, w wodzie morskiej pH może być zarówno czynnikiem wpływającym na procesy zachodzące na mikroplastiku, jak i wynikiem aktywności biologicznej plastisfery.

Najlepiej myśleć o tym jako o jednym systemie, a nie o osobnych korelacjach.

1. Mikroplastik ↔ pH

Sam mikroplastik nie musi bezpośrednio silnie zmieniać pH całej masy wody. Natomiast jego powierzchnia po starzeniu i kolonizacji może tworzyć mikrośrodowisko o innym pH niż otaczająca woda.

Na powierzchni zachodzą jednocześnie:

• oddychanie mikroorganizmów → produkcja CO₂ → potencjalny spadek pH,
• fotosynteza → pobieranie CO₂ → potencjalny wzrost pH,
• rozkład materii organicznej,
• procesy nitryfikacji,
• procesy związane z fosforem.

Dlatego:

MP → plastisfera → metabolizm → lokalna zmiana pH

2. pH ↔ NH₄⁺ / NH₃

Tutaj związek jest bardzo bezpośredni.

W wodzie występuje równowaga:

NH₄⁺ ⇌ NH₃ + H⁺

Wraz ze wzrostem pH rośnie udział toksycznej, niezjonizowanej formy NH₃.

Czyli dwa miejsca mogą mieć takie samo całkowite stężenie amoniaku, ale przy wyższym pH większa część będzie występowała jako NH₃.

To jest szczególnie ważne w wodzie morskiej, ponieważ pH, temperatura i zasolenie wpływają na równowagę NH₄⁺/NH₃.

3. pH ↔ NO₂⁻ / NO₃⁻

pH wpływa również na aktywność mikroorganizmów odpowiedzialnych za:

NH₄⁺ → NO₂⁻ → NO₃⁻

Czyli zależność będzie wyglądała nastepująco:

MP → biofilm → mikroorganizmy → nitryfikacja

ale szybkość tego procesu będzie zależała m.in. od:

pH + temperatura + O₂ + dostępność NH₄⁺

Dlatego jeśli zaistnieje korelacja:

MP ↑ → NO₃⁻ ↑

warto sprawdzić, czy nie jest ona pośrednio związana ze zmianami pH, O₂ lub temperatury.

4. pH ↔ O₂

To jest bardzo interesujące, ponieważ oba parametry mogą być zmieniane przez ten sam proces biologiczny.

Oddychanie:

materia organiczna + O₂ → CO₂ + H₂O

więc:

O₂ ↓ → CO₂ ↑ → pH ↓

Fotosynteza:

CO₂ + H₂O → materia organiczna + O₂

więc:

O₂ ↑ → CO₂ ↓ → pH ↑

Dlatego w aktywnym biologicznie biofilmie możesz istnieć zależność:

O₂ ↔ CO₂ ↔ pH

5. Mikroplastik → biofilm → O₂ + pH

To pozwala zbudować mechanizm:

mikroplastik
↓
biofilm
↓
oddychanie mikroorganizmów
↓
O₂ ↓ + CO₂ ↑
↓
pH ↓

albo w obecności światła:

mikroplastik
↓
mikroalgi/cyjanobakterie
↓
fotosynteza
↓
O₂ ↑ + CO₂ ↓
↓
pH ↑

Czyli kierunek zmian pH może zależeć od tego, jaki rodzaj społeczności biologicznej dominuje na mikroplastiku.

6. pH ↔ PO₄³⁻

Tutaj zależność jest bardziej złożona niż przy NH₄⁺.

pH wpływa na specjację fosforanów:

H₃PO₄ ⇌ H₂PO₄⁻ ⇌ HPO₄²⁻ ⇌ PO₄³⁻

W typowej wodzie morskiej dominują przede wszystkim HPO₄²⁻ i PO₄³⁻, a ich proporcja zależy od pH.

pH wpływa również na dostępność fosforu oraz jego interakcje z cząstkami mineralnymi i materią organiczną.

Dlatego:

MP → biofilm → zmiana pH → zmiana specjacji/dostępności fosforu

jest możliwym elementem całego układu.

7. Wszystko razem

Właściwie można zbudować z tego bardzo elegancki model:

5

MIKROPLASTIK
↓
plastisfera / biofilm
↓
┌──────────────┬──────────────┬──────────────┐
↓ ↓ ↓
O₂ N P
↓ ↓ ↓
oddychanie NH₄⁺ PO₄³⁻
fotosynteza ↓ ↓
↓ NO₂⁻ biomasa
CO₂ ↓ ↓
↓ NO₃⁻ mineralizacja
pH ↓ ↓
└──────────────┴──────────────┴──────────────┘
↓

pH jako regulator całego systemu

8. Bardzo ważny element: zasolenie

Ponieważ mówimy o wodzie morskiej/Bałtyku, nie można ograniczyć się do pH.

Najważniejsze zmienne kontrolne to:

temperatura + zasolenie + pH + O₂

a następnie:

NH₄⁺ + NO₃⁻ + PO₄³⁻

i:

mikroplastik + charakterystyka plastisfery

To pozwala odróżnić potencjalny efekt mikroplastiku od zwykłego wpływu warunków środowiskowych.

Mikroplastik w wodach przybrzeżnych Bałtyku, poprzez rozwój związanej z nim plastisfery, może modyfikować lokalne warunki tlenowe i pH oraz wpływać na mikrobiologiczne przemiany azotu i fosforu.