Evaluation de la pénétration du carbone anthropique en Méditerranée | Généralités
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1.1.3.5 Le pH
Le pH est la forme la plus communément utilisée pour reporter la concentration de l’ion hydrogène
dans l’eau de mer. En d’autres termes, le pH mesure l'activité des protons en solution. Il est exprimé
par l’expression :
pH= -log [H + ] … (11) Équation 11: Calcul du pH
Gouverné essentiellement par le système des carbonates, le pH des eaux de surface hauturières
varie généralement entre 8 et 8,3. Le pH est un indicateur des processus biologiques et physiques
qui ont lieu dans la colonne d'eau, car il y reflète l'état thermodynamique des couples acide/base
du système du CO2.
Toutefois l'eau de mer est tamponnée par le système d'équilibre entre espèces carbonatées et les
processus évoqués ci-dessus ne causent qu'un faible changement de pH (< 0,1 unité de pH), ce qui
exige une mesure très précise du pH (Clayton et al., 1995; Dickson, 1993).
Dans la pratique, le pH mesuré dépend des solutions étalons de référence choisies. Plusieurs
échelles de pH ont été définies en fonction de ce choix :
Le pH dans l'échelle NBS (National Bureau of Standard) (Bates, 1973) est basé sur des
tampons de faible force ionique et de composition fort éloignée de celle du milieu marin
(tampons NBS). Il s'exprime par :
pH(NBS) = – log [H + ] … (12) Équation 12: Calcul du pH, Echelle NBS
Dans l'échelle des protons libres (Khoo et al., 1977; Ramette et al., 1977), le pH est défini
par:
pHF = – log [H + ]F … (13) Équation 13: Calcul du pH, Echelle des pro tons libres
L'échelle des protons totaux, pHT tient compte des protons associés aux sulfates (Dickson,
1993; Hansson, 1973). Les mesures de pH faites sur cette échelle doivent être calibrées par
rapport à des solutions tampons contenant des sulfates.
pHT = – log[H + ]T = – log([H + ]F (1+[SO4 2- ]T / K(HSO4 - )) … (14) Équation 14 : Calcul du pH, Echelle totale
≈– log ([H + ]F + [HSO4 - ]), Où [SO4 2 ]T = [SO4 2- ] + [HSO4 - ] … (15) Équation 15: Calcul des termes du pH, Echelle totale
L'échelle de l'eau de mer (SWS, Sea Water Scale) prend en compte à la fois les sulfates et
les fluorures présents dans l'eau de mer (Dickson et Millero, 1987; Dickson et Riley, 1979):
pHSWS = – log[H + ]SWS = – log([H + ]F (1+ [SO4 2- ]T / K(HSO4 - ) + [F - ]T / K(HF)) …
(16) Équation 16: Calcul du pH, Echelle de l'eau de mer
≈– log ([H + ]F + [HSO4 - ] + [HF]) où [F - ]T = [F - ] + [HF] … (17) Équation 17: Calcul des termes de calcul du pH, Echelle SW
Afin de minimiser l'erreur due au potentiel de jonction résiduel, il faut que la force ionique de la
solution standard s'approche de celle de la solution à tester; ce qui est réalisable en utilisant comme
solution tampon une eau de mer artificielle de salinité connue : solution tris, 2-amino-2hydroxymethyl-1,3-propanediol (Dickson, 1993; Hansson, 1973; Ramette et al., 1977).
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1.1.3.5 Le pH
Le pH est la forme la plus communément utilisée pour reporter la concentration de l’ion hydrogène
dans l’eau de mer. En d’autres termes, le pH mesure l'activité des protons en solution. Il est exprimé
par l’expression :
pH= -log [H + ] … (11) Équation 11: Calcul du pH
Gouverné essentiellement par le système des carbonates, le pH des eaux de surface hauturières
varie généralement entre 8 et 8,3. Le pH est un indicateur des processus biologiques et physiques
qui ont lieu dans la colonne d'eau, car il y reflète l'état thermodynamique des couples acide/base
du système du CO2.
Toutefois l'eau de mer est tamponnée par le système d'équilibre entre espèces carbonatées et les
processus évoqués ci-dessus ne causent qu'un faible changement de pH (< 0,1 unité de pH), ce qui
exige une mesure très précise du pH (Clayton et al., 1995; Dickson, 1993).
Dans la pratique, le pH mesuré dépend des solutions étalons de référence choisies. Plusieurs
échelles de pH ont été définies en fonction de ce choix :
Le pH dans l'échelle NBS (National Bureau of Standard) (Bates, 1973) est basé sur des
tampons de faible force ionique et de composition fort éloignée de celle du milieu marin
(tampons NBS). Il s'exprime par :
pH(NBS) = – log [H + ] … (12) Équation 12: Calcul du pH, Echelle NBS
Dans l'échelle des protons libres (Khoo et al., 1977; Ramette et al., 1977), le pH est défini
par:
pHF = – log [H + ]F … (13) Équation 13: Calcul du pH, Echelle des pro tons libres
L'échelle des protons totaux, pHT tient compte des protons associés aux sulfates (Dickson,
1993; Hansson, 1973). Les mesures de pH faites sur cette échelle doivent être calibrées par
rapport à des solutions tampons contenant des sulfates.
pHT = – log[H + ]T = – log([H + ]F (1+[SO4 2- ]T / K(HSO4 - )) … (14) Équation 14 : Calcul du pH, Echelle totale
≈– log ([H + ]F + [HSO4 - ]), Où [SO4 2 ]T = [SO4 2- ] + [HSO4 - ] … (15) Équation 15: Calcul des termes du pH, Echelle totale
L'échelle de l'eau de mer (SWS, Sea Water Scale) prend en compte à la fois les sulfates et
les fluorures présents dans l'eau de mer (Dickson et Millero, 1987; Dickson et Riley, 1979):
pHSWS = – log[H + ]SWS = – log([H + ]F (1+ [SO4 2- ]T / K(HSO4 - ) + [F - ]T / K(HF)) …
(16) Équation 16: Calcul du pH, Echelle de l'eau de mer
≈– log ([H + ]F + [HSO4 - ] + [HF]) où [F - ]T = [F - ] + [HF] … (17) Équation 17: Calcul des termes de calcul du pH, Echelle SW
Afin de minimiser l'erreur due au potentiel de jonction résiduel, il faut que la force ionique de la
solution standard s'approche de celle de la solution à tester; ce qui est réalisable en utilisant comme
solution tampon une eau de mer artificielle de salinité connue : solution tris, 2-amino-2hydroxymethyl-1,3-propanediol (Dickson, 1993; Hansson, 1973; Ramette et al., 1977).