Evaluation de la pénétration du carbone anthropique en Méditerranée | Généralités
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Le système des carbonates est bivariant : pour connaître la valeur exacte de ces neuf variables, il
faut et il suffit de connaître seulement deux d’entre elles (avec la température et la salinité). Parmi
ces neuf variables, quatre seulement sont des grandeurs mesurables : le pH, la pCO2, le TCO2 et
l’AT. Les variables restantes sont déduites par calcul.
Figure 6: Variation en fonction du pH des rapports [CO2] / TCO2, [HCO3
-
] / TCO2 et [CO3
2] / TCO2 en %
dans une eau de salinité 35 et à 25°C sans échange avec l’atmosphère. Le domaine des pH habituels des
eaux de mer (7,5 à 8,6) est délimité par des tirets (Copin-Montégut, 2011).
1.1.3.2 La pression partielle de CO2 (pCO2)
Les gaz atmosphériques, notamment le dioxyde de carbone, peuvent être assimilés à des gaz
parfaits. Dans les conditions d’équilibre avec l’atmosphère, ils se dissolvent dans l’eau de mer à
des concentrations inférieures à 0,001mol.kg
-1 et obéissent à la loi des solutions diluées, dite loi de
Henry (équilibre CO2 gaz ↔ CO2 aq) :
[CO2] aq = k0 × pCO2 … (7) Équatio n 7: L oi de Henry
Où le pCO2 est la pression partielle du CO2 dans la phase gazeuse (le produit de la fraction molaire
du CO2 et de la pression totale) et K0, le Coefficient de solubilité du CO2 (constante de Henry), en
µmol.kg
1 .µatm
-1 . Ce dernier est affecté par la température, la nature du gaz, la salinité et à moindre
mesure par la pression.
Si la pression partielle de CO2 dans l’atmosphère varie peu dans l’espace (± 10 µatm), elle couvre
une gamme étendue dans l’océan superficiel, allant de 150 à 750 µatm.
Pour une démarche plus rigoureuse, la fugacité, plutôt que la pression partielle de CO2, doit être
considérée pour prendre en considération le caractère non idéal de la phase gazeuse (Weiss, 1974 ;
DOE, 1994; Handbook, 2008). La fugacité est exprimée par la formule suivante (Handbook, 2008):
í µí±(í µí°¶í µí± 2 ) = (
í µí± í µí±
∑ í µí± í µí±
) . (í µí± í µí±¡ −
ℎ
100
. í µí±í µí°» 2 í µí±) . exp (
[í µí°µ í µí°¶í µí± 2 +2í µí¼ í µí°¶í µí±2−í µí±í µí±í µí± ].í µí± í µíí µí± í µí±
) …(8) Équation 8: Calcul de la fugacité d u CO2
Avec : xCO2=ni/∑ni: fraction molaire (ppm); h : Humidité relative en %; T : température de surface
en °K ; S : salinité de surface; Pt : pression atmosphérique totale à l’interface air-mer (atm) avec
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Le système des carbonates est bivariant : pour connaître la valeur exacte de ces neuf variables, il
faut et il suffit de connaître seulement deux d’entre elles (avec la température et la salinité). Parmi
ces neuf variables, quatre seulement sont des grandeurs mesurables : le pH, la pCO2, le TCO2 et
l’AT. Les variables restantes sont déduites par calcul.
Figure 6: Variation en fonction du pH des rapports [CO2] / TCO2, [HCO3
-
] / TCO2 et [CO3
2] / TCO2 en %
dans une eau de salinité 35 et à 25°C sans échange avec l’atmosphère. Le domaine des pH habituels des
eaux de mer (7,5 à 8,6) est délimité par des tirets (Copin-Montégut, 2011).
1.1.3.2 La pression partielle de CO2 (pCO2)
Les gaz atmosphériques, notamment le dioxyde de carbone, peuvent être assimilés à des gaz
parfaits. Dans les conditions d’équilibre avec l’atmosphère, ils se dissolvent dans l’eau de mer à
des concentrations inférieures à 0,001mol.kg
-1 et obéissent à la loi des solutions diluées, dite loi de
Henry (équilibre CO2 gaz ↔ CO2 aq) :
[CO2] aq = k0 × pCO2 … (7) Équatio n 7: L oi de Henry
Où le pCO2 est la pression partielle du CO2 dans la phase gazeuse (le produit de la fraction molaire
du CO2 et de la pression totale) et K0, le Coefficient de solubilité du CO2 (constante de Henry), en
µmol.kg
1 .µatm
-1 . Ce dernier est affecté par la température, la nature du gaz, la salinité et à moindre
mesure par la pression.
Si la pression partielle de CO2 dans l’atmosphère varie peu dans l’espace (± 10 µatm), elle couvre
une gamme étendue dans l’océan superficiel, allant de 150 à 750 µatm.
Pour une démarche plus rigoureuse, la fugacité, plutôt que la pression partielle de CO2, doit être
considérée pour prendre en considération le caractère non idéal de la phase gazeuse (Weiss, 1974 ;
DOE, 1994; Handbook, 2008). La fugacité est exprimée par la formule suivante (Handbook, 2008):
í µí±(í µí°¶í µí± 2 ) = (
í µí± í µí±
∑ í µí± í µí±
) . (í µí± í µí±¡ −
ℎ
100
. í µí±í µí°» 2 í µí±) . exp (
[í µí°µ í µí°¶í µí± 2 +2í µí¼ í µí°¶í µí±2−í µí±í µí±í µí± ].í µí± í µíí µí± í µí±
) …(8) Équation 8: Calcul de la fugacité d u CO2
Avec : xCO2=ni/∑ni: fraction molaire (ppm); h : Humidité relative en %; T : température de surface
en °K ; S : salinité de surface; Pt : pression atmosphérique totale à l’interface air-mer (atm) avec