GÉNÉRALITÉS
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En plus de ces processus, certaines espèces de phytoplancton et de zooplancton forment
des coquilles de calcium (CaCO3), qui s'enfoncent dans des couches plus profondes où des
parties de celles-ci sont dissoutes, le processus de calcification augmente la teneur en CO2 de
l'atmosphère car l’équilibre se dirige plus vers le CO2 (équation 14) ; Ce mécanisme est parfois
appelé « La contre-pompe à carbonate » parfois comprise comme faisant partie de la pompe
biologique.
1.2.1 Le système des carbonates
Le CO2 de l’atmosphère s’échange avec l’océan et à l’intérieur de ce dernier, il se lie avec l’eau
pour former l’acide carbonique et se dissocie sous forme d’ions bicarbonates (HCO3
-
) et
carbonates (CO3
2)
. L'équilibre chimique produit entre les formes gazeuses et dissoutes du CO2
est réagi par la série de réactions suivante (Figure2)
𝐶𝑂 2 (𝑔𝑎𝑧) ↔ 𝐶𝑂 2 (𝑎𝑞) K0
1
CO 2 (aq)+ 𝐻 2 𝑂↔𝐻 2 𝐶𝑂 3 (𝑎𝑞)
2
𝐶𝑂 2(𝑎𝑞)+ 𝐻 2 𝑂 ↔ 𝐻𝐶𝑂 3
− + 𝐻
+
K1
3
𝐻𝐶𝑂 3
− ↔ 𝐻
+ + 𝐶𝑂 3
2−
K2
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Avec K0, K1, K2, les constantes d’équilibre thermodynamiques dépendant de la température et
de la salinité selon Mehrbach et al., (1973) refit by Dickson and Millero, (1987) (voir annexe
1).
Dans l'eau de mer naturelle, neuf entités chimiques, nommées variables, sont concernées par
les équilibres qui viennent d'être décrits séparément [CO2]aq ; [H
+ ],[OH
-
], les bicarbonates
[HCO 3
− ],[CO3
2−
] , les borates [B(OH)4
− ] ,la pression partiel de CO2 (pCO2), le carbone
inorganique dissous (DIC) et l’alcalinité (AT).
Parmi les neuf variables, quatre seulement sont des grandeurs mesurables. Ce sont le pH, la
pCO2, DIC et AT ; pour connaître la valeur exacte de ces neuf variables, il faut et il suffit de
connaître (ou de mesurer) deux d'entre elle, par la suite on pourra calculer le reste de ces
variables. (Copin-Montégut, 2000)
1.2.1.1 Pression partielle de CO2 (pCO2)
L’équilibre 𝐶𝑂 2(𝑎𝑞)↔ 𝐶𝑂 2(𝑔𝑎𝑧) . Obéit à la loi de Henry
[𝐶𝑂2] (𝑎𝑞) =𝐾 0 .pCO2
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Expression dans laquelle pCO2 est la pression partielle du CO2 dans la phase gazeuse ; K0(ou
αCO2) est le coefficient de solubilité du CO2. Il dépend de la température et de la salinité.