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GÉOCHIMIE MARINE
2.4. Les gaz dans l’eau de mer
Compte tenu du rôle de gaz comme O, ou CO, en géochimie marine, il est important
d’introduire dès maintenant des notions sur leur comportement (la cinétique des échanges
de gaz entre l’océan et l’atmosphère sera traitée aux chapitres 6 et 8). A la surface de
l’océan, les gaz de l’atmosphère se dissolvent dans l’eau de mer. La composition chimique
de l’atmosphère est présentée dans le tableau 2.2. L’abondance des gaz y est exprimée par
la pression partielle, c’est-à-dire par la contribution des gaz à la pression atmosphérique
totale. Dans les conditions habituelles de température et de pression, les principaux gaz
de l’atmosphère ont un comportement de gaz parfait. Pour O, par exemple, on peut
écrire : P’mosPhère= « RT/K Si de l’eau de mer est laissée assez longtemps en contact avec
°2
u2
l’atmosphère, le contenu en gaz dans l’eau de mer s’équilibre avec celui de l’atmosphère et la
concentration en gaz dissous dans l’eau est donnée par la loi de Henry :
[O2]Sat = ao atmosphère
(2.6)
où a0 est le coefficient de solubilité de O, et [O2]sat représente la concentration en O, de l’eau
de mer quand elle est saturée vis-à-vis de l’atmosphère. [O,]sat appelée la solubilité de O, dans
l’eau de mer (elle a la dimension d’une concentration). Différents paramètres affectent a :
- a dépend fortement de la température : a augmente quand la température diminue, si
bien que les gaz sont plus solubles dans l’eau froide que dans l’eau chaude (Figure 2.8,
on pensera à une bouteille de boisson gazeuse ouverte qui préserve mieux ses bulles au
réfrigérateur qu’au soleil) ;
- a dépend également de la nature du gaz (une molécule légère est moins soluble qu’une
molécule lourde ; une molécule polaire comme CO, est plus soluble qu’une molécule
apolaire comme O, (Tableau 2.2) ;
- enfin, a diminue légèrement quand la salinité augmente, mais cet effet sera négligé dans
le cadre de cet ouvrage. Les coefficients de solubilité de différents gaz sont présentés dans
le tableau 2.2.
Afin de comparer le contenu en gaz de l’atmosphère et de l’eau de mer, on définit la
pression partielle en O, dans l’eau de mer :
D eau de mer
O2
[O2]
(2.7)
°ù 10;] représente la concentration en O, dissous dans l’eau de mer. peauiIemer
partielle en O, de l’air à l’équilibre avec cette eau de mer.
est la pression
On définit également le degré de saturation de l’eau de mer par rapport à l’oxygène :
% saturation = [OJ/fO,]*3' x 100
(2.8)
GÉOCHIMIE MARINE
2.4. Les gaz dans l’eau de mer
Compte tenu du rôle de gaz comme O, ou CO, en géochimie marine, il est important
d’introduire dès maintenant des notions sur leur comportement (la cinétique des échanges
de gaz entre l’océan et l’atmosphère sera traitée aux chapitres 6 et 8). A la surface de
l’océan, les gaz de l’atmosphère se dissolvent dans l’eau de mer. La composition chimique
de l’atmosphère est présentée dans le tableau 2.2. L’abondance des gaz y est exprimée par
la pression partielle, c’est-à-dire par la contribution des gaz à la pression atmosphérique
totale. Dans les conditions habituelles de température et de pression, les principaux gaz
de l’atmosphère ont un comportement de gaz parfait. Pour O, par exemple, on peut
écrire : P’mosPhère= « RT/K Si de l’eau de mer est laissée assez longtemps en contact avec
°2
u2
l’atmosphère, le contenu en gaz dans l’eau de mer s’équilibre avec celui de l’atmosphère et la
concentration en gaz dissous dans l’eau est donnée par la loi de Henry :
[O2]Sat = ao atmosphère
(2.6)
où a0 est le coefficient de solubilité de O, et [O2]sat représente la concentration en O, de l’eau
de mer quand elle est saturée vis-à-vis de l’atmosphère. [O,]sat appelée la solubilité de O, dans
l’eau de mer (elle a la dimension d’une concentration). Différents paramètres affectent a :
- a dépend fortement de la température : a augmente quand la température diminue, si
bien que les gaz sont plus solubles dans l’eau froide que dans l’eau chaude (Figure 2.8,
on pensera à une bouteille de boisson gazeuse ouverte qui préserve mieux ses bulles au
réfrigérateur qu’au soleil) ;
- a dépend également de la nature du gaz (une molécule légère est moins soluble qu’une
molécule lourde ; une molécule polaire comme CO, est plus soluble qu’une molécule
apolaire comme O, (Tableau 2.2) ;
- enfin, a diminue légèrement quand la salinité augmente, mais cet effet sera négligé dans
le cadre de cet ouvrage. Les coefficients de solubilité de différents gaz sont présentés dans
le tableau 2.2.
Afin de comparer le contenu en gaz de l’atmosphère et de l’eau de mer, on définit la
pression partielle en O, dans l’eau de mer :
D eau de mer
O2
[O2]
(2.7)
°ù 10;] représente la concentration en O, dissous dans l’eau de mer. peauiIemer
partielle en O, de l’air à l’équilibre avec cette eau de mer.
est la pression
On définit également le degré de saturation de l’eau de mer par rapport à l’oxygène :
% saturation = [OJ/fO,]*3' x 100
(2.8)