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GÉOCHIMIE MARINE
vivantes. D’une façon générale, les réactions d’oxydoréduction sont souvent lentes si elles
ne sont pas catalysées par des enzymes. Ainsi, la matière organique produite par le plancton
contient un excès d’énergie qui la rend thermodynamiquement instable dans l’eau de mer,
mais en l’absence d’activité bactérienne, elle ne s’oxyderait que très lentement. On parle
d’état « métastable ». Cela permet aux composés organiques de stocker de l’énergie chimique
qui peut être transportée par exemple en profondeur pour alimenter les écosystèmes sur le
fond de l’océan.
Bien qu’il n’existe pas d’électrons libres en solution, on définit une concentration fictive
en électrons afin de quantifier le caractère oxydant ou réducteur du milieu. On utilise pour
cela la réduction de l’eau (H+ représente l’eau) :
H++e- S % H2.
En posant arbitrairement que la variation d’enthalpie libre (AG°) de cette demi-réaction
est nulle, la loi d’action de masse s’écrit :
{PHy2 /[H+][e ] = e-AG7Rr = 10°.
Ce qui permet de déterminer la concentration en électrons :
(el =
Comme on a défini une échelle pH, on définit une échelle pe : pe = - log10 [e ].
Plus le pe est élevé, plus le milieu est oxydant. Les couples oxydant-réducteur nous
renseignent sur le pe de l’eau de mer.
L’oxygène dissous est le principal accepteur d’électrons dans l’eau de mer. Les eaux de
surface sont riches en O, (photosynthèse et équilibre avec l’atmosphère), si bien que l’on y
trouve simultanément O,et H,O :
'A H2O S % O, + e + H+
avec AG° = -56,69 kcal.mol.
En appliquant la loi d’action de masse, on obtient : [e ] [H+] (P() )% = 1O’20’75.
Le pe de l’eau de mer est alors donné par la relation :
pe = 20,75-1/4 log10(Pj-pH.
En profondeur, la respiration entraîne une baisse de la concentration en O,. Cette baisse
est d’autant plus forte que les eaux restent longtemps en profondeur (Figure 2.3). Parfois, on
atteint des situations d’anoxie, c’est-à-dire d’absence totale de O2. C’est le cas dans certains
bassins isoles (mer Noire) ou quand des eaux isolées depuis longtemps de l’atmosphère sont
soumises à une reminéralisation intense dans des zones d’upwelling (mer d’Arabie, Pacifique
Est'. Les conditions biologiques sont alors fortement modifiées. C’est NO, qui est alors
utilisé comme accepteur d’électrons :
NO, + 6 H* + 5 e h % N, + 3 H O.
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vivantes. D’une façon générale, les réactions d’oxydoréduction sont souvent lentes si elles
ne sont pas catalysées par des enzymes. Ainsi, la matière organique produite par le plancton
contient un excès d’énergie qui la rend thermodynamiquement instable dans l’eau de mer,
mais en l’absence d’activité bactérienne, elle ne s’oxyderait que très lentement. On parle
d’état « métastable ». Cela permet aux composés organiques de stocker de l’énergie chimique
qui peut être transportée par exemple en profondeur pour alimenter les écosystèmes sur le
fond de l’océan.
Bien qu’il n’existe pas d’électrons libres en solution, on définit une concentration fictive
en électrons afin de quantifier le caractère oxydant ou réducteur du milieu. On utilise pour
cela la réduction de l’eau (H+ représente l’eau) :
H++e- S % H2.
En posant arbitrairement que la variation d’enthalpie libre (AG°) de cette demi-réaction
est nulle, la loi d’action de masse s’écrit :
{PHy2 /[H+][e ] = e-AG7Rr = 10°.
Ce qui permet de déterminer la concentration en électrons :
(el =
Comme on a défini une échelle pH, on définit une échelle pe : pe = - log10 [e ].
Plus le pe est élevé, plus le milieu est oxydant. Les couples oxydant-réducteur nous
renseignent sur le pe de l’eau de mer.
L’oxygène dissous est le principal accepteur d’électrons dans l’eau de mer. Les eaux de
surface sont riches en O, (photosynthèse et équilibre avec l’atmosphère), si bien que l’on y
trouve simultanément O,et H,O :
'A H2O S % O, + e + H+
avec AG° = -56,69 kcal.mol.
En appliquant la loi d’action de masse, on obtient : [e ] [H+] (P() )% = 1O’20’75.
Le pe de l’eau de mer est alors donné par la relation :
pe = 20,75-1/4 log10(Pj-pH.
En profondeur, la respiration entraîne une baisse de la concentration en O,. Cette baisse
est d’autant plus forte que les eaux restent longtemps en profondeur (Figure 2.3). Parfois, on
atteint des situations d’anoxie, c’est-à-dire d’absence totale de O2. C’est le cas dans certains
bassins isoles (mer Noire) ou quand des eaux isolées depuis longtemps de l’atmosphère sont
soumises à une reminéralisation intense dans des zones d’upwelling (mer d’Arabie, Pacifique
Est'. Les conditions biologiques sont alors fortement modifiées. C’est NO, qui est alors
utilisé comme accepteur d’électrons :
NO, + 6 H* + 5 e h % N, + 3 H O.