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Nicht das gesamte anthropogene CO₂ gelangt in die Atmosphäre. Ein Teil wird durch Pflanzen metabolisiert, ein weiterer Teil gelangt in die Ozeane. In den vergangenen 200 Jahren haben diese rund ein Viertel des anthropogenen CO₂ aufgenommen. Sie stellen damit einen riesigen Puffer dar, dessen Kapazität allerdings immer weiter abnimmt. Das Wasser ist seit vielen Millionen Jahren mit einem pH-Wert um 8,2 leicht basisch und hat seit Beginn der industriellen Revolution auf 8,1 abgenommen was einer Zunahme der Waaserstoffionenkonzentration um 30 Prozent entspricht. Der pH-Wert des Ozeanwassers fällt derzeit zehnmal schneller als während der letzten Ozeanversauerung vor 56 Millionen Jahren und könnte bis zum Jahr 2100 mit einem weiteren Abfall des pH-Werts um 0,3–0,4 einen Tiefststand erreichen (siehe https://www.awi.de/im-fokus/ozeanversauerung/fakten-zur-ozeanversauerung.html).

Ein Absinken des pH-Werts bewirkt, dass Lebewesen wie Korallen, Schnecken, Muscheln und bestimmte Mikroorganismen schlechter Kalk ausbilden und damit im Wachstum behindert werden. In arktischen Regionen schreitet die Versauerung aufgrund der besseren Löslichkeit von CO₂ in kaltem Wasser besonderes schnell voran. Eine mögliche weitere Konsequenz ist, dass aufgrund des Kalkmangels Schalen eine geringere Dichte aufweisen, sodass kleine Lebewesen nicht mehr in die Tiefe gelangen und damit auch weniger Kohlenstoff dorthin transportiert wird. In Kombination von Versauerung mit durch anthropogene Eutrophierung bedingten Sauerstoffmangel und Erwärmung nimmt die maritime Photosynthese ab, die 30 Prozent des atmosphärischen Sauerstoffs bereitstellen. In der Folge kommt es zu einer Abnahme weiterer Arten (Doney et al. 2009).