Evaluation de la pénétration du carbone anthropique en Méditerranée | La Méditerranée
40
Partie biogéochimie
Cette partie introduit le système des carbonates et ses propriétés d’une manière générale, puis
donne un aperçu à l’échelle du bassin méditerranéen de la chimie du CO2. Un état de l’art
concernant le carbone anthropique et l’état d’acidification de cette mer est également présenté.
Le système des carbonates
Lorius et al. (1990) ont montré qu’au cours des 100.000 dernières années, les fluctuations de
température étaient suivies généralement de variations des teneurs atmosphériques en CO2
(entre 200 et 280 ppm). Depuis la révolution industrielle, la teneur atmosphérique en CO2 a
augmenté de 30 %. Des stations de mesure implantées dans plusieurs régions du globe ont mis
en évidence une augmentation rapide de la concentration du CO2 atmosphérique, d'environ
0,5% par an, soit 1,5 ppm/an. En juillet 2020, les concentrations de ce gaz ont atteint les 414,38
ppm au niveau de l’observatoire de Mauna Loa (NOAA), sachant que près de 30 % du CO2
atmosphérique est absorbé par l’océan (Le Quéré et al., 2015).
En milieu océanique (pH variant de 7,5 à 8,6), le dioxyde de carbone, CO2, qui représente la
majeure partie des composés carbonés minéraux gazeux, est présent sous la forme de quatre
espèces chimiques : le Dioxyde de carbone dissous (CO2 aq), ~ 1 % du carbone inorganique total
; l’Acide carbonique (H2CO3), 0,001 % ; l’Hydrogénocarbonate ou bicarbonate (HCO3
-
),
90% et les Carbonates (CO3
-2
), 9 %. En effet, le CO2 aq, qui est un diacide, se lie avec une
molécule d’eau pour former de l’acide carbonique qui se dissocie, d’abord en ions bicarbonates,
puis en ions carbonates. Ces derniers peuvent précipiter pour former du carbonate de calcium
(CaCO3) (Figure 8, Annexe 1).
Figure 8: Equilibre du système des carbonates (Copin-Montégut, 1996)
D’une manière générale, les équilibres chimiques du système des carbonates dans l’eau de mer
sont réalisés simultanément. Neuf (09) entités chimiques, nommées variables, sont concernées,
à savoir : la pression partielle du CO2 (pCO2), [CO2 aq], [H
+
] ou pH (potentiel Hydrogène),
[OH
-
], [HCO3
-
], [CO3
2], [B(OH)4
-
], le carbone inorganique total (TCO2, DIC ou CT),
l’Alcalinité Totale (AT ou TA). Sept (07) relations relient ces variables (Annexe 1).
Le système des carbonates est bivariant : pour connaître la valeur exacte de ces neuf variables,
il faut et il suffit de connaître seulement deux d’entre elles (avec la température et la salinité).
Parmi ces neuf variables, quatre seulement sont des grandeurs mesurables : pH, pCO2, TCO2 et
AT (Annexe 1). Les variables restantes sont déduites par calcul.
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Partie biogéochimie
Cette partie introduit le système des carbonates et ses propriétés d’une manière générale, puis
donne un aperçu à l’échelle du bassin méditerranéen de la chimie du CO2. Un état de l’art
concernant le carbone anthropique et l’état d’acidification de cette mer est également présenté.
Le système des carbonates
Lorius et al. (1990) ont montré qu’au cours des 100.000 dernières années, les fluctuations de
température étaient suivies généralement de variations des teneurs atmosphériques en CO2
(entre 200 et 280 ppm). Depuis la révolution industrielle, la teneur atmosphérique en CO2 a
augmenté de 30 %. Des stations de mesure implantées dans plusieurs régions du globe ont mis
en évidence une augmentation rapide de la concentration du CO2 atmosphérique, d'environ
0,5% par an, soit 1,5 ppm/an. En juillet 2020, les concentrations de ce gaz ont atteint les 414,38
ppm au niveau de l’observatoire de Mauna Loa (NOAA), sachant que près de 30 % du CO2
atmosphérique est absorbé par l’océan (Le Quéré et al., 2015).
En milieu océanique (pH variant de 7,5 à 8,6), le dioxyde de carbone, CO2, qui représente la
majeure partie des composés carbonés minéraux gazeux, est présent sous la forme de quatre
espèces chimiques : le Dioxyde de carbone dissous (CO2 aq), ~ 1 % du carbone inorganique total
; l’Acide carbonique (H2CO3), 0,001 % ; l’Hydrogénocarbonate ou bicarbonate (HCO3
-
),
90% et les Carbonates (CO3
-2
), 9 %. En effet, le CO2 aq, qui est un diacide, se lie avec une
molécule d’eau pour former de l’acide carbonique qui se dissocie, d’abord en ions bicarbonates,
puis en ions carbonates. Ces derniers peuvent précipiter pour former du carbonate de calcium
(CaCO3) (Figure 8, Annexe 1).
Figure 8: Equilibre du système des carbonates (Copin-Montégut, 1996)
D’une manière générale, les équilibres chimiques du système des carbonates dans l’eau de mer
sont réalisés simultanément. Neuf (09) entités chimiques, nommées variables, sont concernées,
à savoir : la pression partielle du CO2 (pCO2), [CO2 aq], [H
+
] ou pH (potentiel Hydrogène),
[OH
-
], [HCO3
-
], [CO3
2], [B(OH)4
-
], le carbone inorganique total (TCO2, DIC ou CT),
l’Alcalinité Totale (AT ou TA). Sept (07) relations relient ces variables (Annexe 1).
Le système des carbonates est bivariant : pour connaître la valeur exacte de ces neuf variables,
il faut et il suffit de connaître seulement deux d’entre elles (avec la température et la salinité).
Parmi ces neuf variables, quatre seulement sont des grandeurs mesurables : pH, pCO2, TCO2 et
AT (Annexe 1). Les variables restantes sont déduites par calcul.