8
k 0
k H
k 2
k 1
1.3.1. Le système des carbonates :
L’océan représente un réservoir de 37 900 Pg C (10
15
gC) de carbone inorganique
dissous avec des concentrations moyennes de 2.35 mmol/kg (HOLMEN, 1992). En effet 95% du
carbone se trouvant dans l’eau de mer est sous forme de molécule inorganique : deux formes
neutre, le CO 2aq et le H 2 CO 3 et deux formes ioniques, HCO 3
-
et CO 3
2- .
La somme de toutes ces formes représente TCO 2 elle est donnée par la relation
suivante :
TCO 2 = CO 2aq + H 2 CO 3 + HCO 3
- + CO 3
2- .
(1)
1.3.1.1. Equilibre chimique entre les formes dissoutes :
Le CO 2 en solution est thermodynamiquement contrôlé par une série d’équilibre:
CO 2 (g)  CO 2 (aq) ;
(2)
CO 2 (aq) + H 2 O  H 2 CO 3 ;
(3)
CO 2 + H 2 O  H
+ + HCO 3
-
;
(4)
HCO 3
-
 H
+ + CO 3
2- ;
(5)
Par ailleurs la concentration des ions CO 3
2- contrôle le taux de dissolution et de
précipitation de CaCO 3 dans l’océan selon la relation (5)
CaCO 3 (s)  Ca
2+ + CO 3
2- ;
(6)
Il est à noter que les ions bicarbonates constituent 90% du TCO 2 , les carbonates 9%, le
dioxyde de carbone et l’acide carbonique 1%. Les faibles concentrations de ces deux dernières
espèces font qu’en pratique, il n’y a pas de différenciation entre elles, la somme de leur
concentration est usuellement écrite : CO 2 = CO 2aq + H 2 CO 3.
Les équilibres chimiques entre les formes gazeuse et dissoutes du CO 2 sont définis par
les constantes d’équilibres thermodynamiques k 0 , k 1 , et k 2 , qui sont représentées en termes
d’activité :
k 0 = {CO 2 }/ p CO 2
(7)
k 1 = {H
+ } {HCO 3
-
} / {CO 2 }
(8)
k 2 = {H
+ }/ {CO 3
2- } {HCO 3
- }
(9)
Du fait de la difficulté voire de l’impossibilité de mesurer l’activité des différents ions, on
utilise les constantes dites apparentes qui sont calculées en fonction des concentrations
molaires des espèces et non plus de leurs activités :
k 0 ’= [CO 2 ]/ p CO 2
(10)
k 1 ’= [H
+ ] [HCO 3
- ]/ [CO 2 ]
(11)
k 2 ’= [H
+ ]/ [CO 3
2- ] [HCO 3
-
]
(12)