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GÉOCHIMIE MARINE
K1 et K, sont des constantes ne dépendant que de la température et de la pression. En
faisant le bilan des espèces en présence (CO, gaz, CO2 dissous, HCO3, CO2 , H+, H2O) et
des équations reliant les concentrations de ces espèces (équations 8.2, 8.3, 8.4 et [H,O] =
constante), on constate qu’il existe 6-4 = 2 paramètres que l’on peut fixer librement, les
autres étant alors déterminés par les relations énumérées plus haut. Les paramètres familiers
comme [CO,] ou [H+] ne sont pas les plus pertinents, car ils ne sont pas conservatifs au
cours du mélange des masses d’eau. On préfère donc utiliser la concentration en carbone
inorganique dissous (CID) et l’alcalinité (Aie) qui le sont. CID est donné par l’équation :
CID = [CO,] + [HCO;] + [CO2-]
(8.4)
L’alcalinité est la concentration en charges négatives susceptibles de neutraliser H+. Elle
se calcule en faisant la somme algébrique des charges d’acide et de bases faibles pouvant
neutraliser H+ :
Aie = [HCO,] + 2 [CO2-] + [B(OH);] + [OH-] - [H+]
(8.5)
ou bien en faisant la somme algébrique des charges portées par des acides conjugués de bases
faibles (Na+ est l’acide conjugué de la base forte NaOH) ou des bases conjuguées d’acides
forts (Cl est la base conjuguée de l’acide fort HCl) :
Aie = [Na+] + [K+] + 2 [Ca2+] ... - [Cl ] - [Br] - [NO;] - 2 [SO2’] ...
(8.6)
La neutralité électrique de l’eau implique que la charge négative donnée par l’équation 8.5
s’équilibre avec la charge positive donnée par l’équation 8.6. En considérant les espèces les
plus abondantes dans l’eau de mer, on obtient en première approximation :
d’où l’on tire :
[ CID « [HCO;] + [CO2-]
[ Aie « [HCO;] + 2 [CO2]
[ [CO2-] «Aie- CID
j [HCO;] «2 CID-Ale
(8.7)
(8.8)
Quand du CO, atmosphérique est dissous dans l’eau de mer, il réagit avec la base la
plus forte disponible l’eau de mer. Cette base se trouve être CO2'. La réaction est donc :
ou :
CO, + CO2 + H0S2HC0:
5
2
3
[HCO;]2
[CO2][CO2]
En combinant les équations 8.8 et 8.9, on obtient :
K,
Aie-CID
p eau de mer
K
(2CID-Alc)2
1 co,
=
--------- x -----------------aC0K2
Alc-CID
(8.9)
(8.10a)
(8.10b)
Ces équations relient la concentration en CO, dissous ou p^u dcmcr avec jeg variables du
''\steme. Nous allons voir maintenant quels sont les processus chimiques susceptibles de
modifier P
GÉOCHIMIE MARINE
K1 et K, sont des constantes ne dépendant que de la température et de la pression. En
faisant le bilan des espèces en présence (CO, gaz, CO2 dissous, HCO3, CO2 , H+, H2O) et
des équations reliant les concentrations de ces espèces (équations 8.2, 8.3, 8.4 et [H,O] =
constante), on constate qu’il existe 6-4 = 2 paramètres que l’on peut fixer librement, les
autres étant alors déterminés par les relations énumérées plus haut. Les paramètres familiers
comme [CO,] ou [H+] ne sont pas les plus pertinents, car ils ne sont pas conservatifs au
cours du mélange des masses d’eau. On préfère donc utiliser la concentration en carbone
inorganique dissous (CID) et l’alcalinité (Aie) qui le sont. CID est donné par l’équation :
CID = [CO,] + [HCO;] + [CO2-]
(8.4)
L’alcalinité est la concentration en charges négatives susceptibles de neutraliser H+. Elle
se calcule en faisant la somme algébrique des charges d’acide et de bases faibles pouvant
neutraliser H+ :
Aie = [HCO,] + 2 [CO2-] + [B(OH);] + [OH-] - [H+]
(8.5)
ou bien en faisant la somme algébrique des charges portées par des acides conjugués de bases
faibles (Na+ est l’acide conjugué de la base forte NaOH) ou des bases conjuguées d’acides
forts (Cl est la base conjuguée de l’acide fort HCl) :
Aie = [Na+] + [K+] + 2 [Ca2+] ... - [Cl ] - [Br] - [NO;] - 2 [SO2’] ...
(8.6)
La neutralité électrique de l’eau implique que la charge négative donnée par l’équation 8.5
s’équilibre avec la charge positive donnée par l’équation 8.6. En considérant les espèces les
plus abondantes dans l’eau de mer, on obtient en première approximation :
d’où l’on tire :
[ CID « [HCO;] + [CO2-]
[ Aie « [HCO;] + 2 [CO2]
[ [CO2-] «Aie- CID
j [HCO;] «2 CID-Ale
(8.7)
(8.8)
Quand du CO, atmosphérique est dissous dans l’eau de mer, il réagit avec la base la
plus forte disponible l’eau de mer. Cette base se trouve être CO2'. La réaction est donc :
ou :
CO, + CO2 + H0S2HC0:
5
2
3
[HCO;]2
[CO2][CO2]
En combinant les équations 8.8 et 8.9, on obtient :
K,
Aie-CID
p eau de mer
K
(2CID-Alc)2
1 co,
=
--------- x -----------------aC0K2
Alc-CID
(8.9)
(8.10a)
(8.10b)
Ces équations relient la concentration en CO, dissous ou p^u dcmcr avec jeg variables du
''\steme. Nous allons voir maintenant quels sont les processus chimiques susceptibles de
modifier P