L`acidification de l`eau des océans

Techniques du milieu naturel
Option Protection de l’environnement
Matière 1
147-454-FE
L’acidification de l’eau des océans
Par
Émile Saint-Gelais
Présenté à
Annette Huot, professeure
22 mars 2011
Table des matières
L’acidification des océans par le CO2 ……..………….…………………………………………………..P.3
Le carbone dans les océans……………………………………………………………………………….……P.4
Autres facteurs jouant sur l’acidification……………………….……………………….……………… P.5
Conclusion……………………………………………………………………………………………………………….P.6
Médiagraphie……..…………………………………………………………………………………………………..P.7
p. 2
L’acidification des océans par le CO2
L’acidification des océans est un problème qui touche tous les habitants de la terre. Il est le processus
qui réduit le pH des océans et il est directement lié aux émissions de dioxyde de carbone (CO2) dans
l’atmosphère. Dans ce texte, le processus de cette acidification sera expliqué ainsi que la façon dont le
carbone dans les océans contribue à cette acidification. D’autres causes de l’acidification seront aussi
présentées mais l’apport d’azote provenant de l’engrais et des lisiers du domaine agricole ainsi qu’en
soufre provenant des émanations industrielles et du transport seront traités par d’autres équipes
d’étudiants. Leurs travaux sont également sur le site Mosaïque.
Les activités humaines rejetant ce gaz contribuent à l’augmentation de la vitesse naturelle de
l’acidification des océans. Ce phénomène est constaté depuis le début du XIXe siècle, époque à
laquelle les premières mesures de l’évolution du pH ont été faites. Le pH était alors de 8,16, il est
aujourd`hui de 8,05 et son évolution devrait aboutir à 7,80 en 2100 (1). De nombreuses autres
informations sont présentées sur le site web de la référence 1.
L’acidification des océans a un impact important sur les écosystèmes et la biodiversité marine. Les
organismes fabriquant des coquilles calcaires (mollusques, coraux et phytoplancton) le font avec plus
de difficulté. Comme ils sont des éléments primordiaux dans la chaîne alimentaire, on ne peut
s’empêcher de penser que tout l’écosystème sera perturbé et que les conséquences économiques et
sociales se feront ressentir assez rapidement auprès des humains vivant des fruits de la mer. Des
programmes sont aujourd’hui en cours pour mieux connaître l’évolution et les conséquences de ce
phénomène, comme le programme EPOCA en Europe (European Project on Ocean Acidification) (2).
Le processus d’acidification ne pourra être stoppé qu’en réduisant les émissions de CO2.
(1) - http://www.vedura.fr/environnement/eau/acidification-oceans (Vedura, encyclopédie développement durable)
(2) - http://www.mitosyfraudes.org/Francia/GWLutgen.html (Fundacion argentina de ecologia cientifica).
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Le carbone dans les océans
Les océans bénéficient d’un effet tampon très puissant permettant de maintenir le pH assez constant.
Ce système tampon de l’océan s’appelle le tampon carbonate-bicarbonate. Nous retrouvons ce même
tampon dans le sang humain par exemple. L’échelle de pH est une échelle logarithmique. Si le pH
baisse de 1 unité, la concentration en ions H+ augmente de 10 fois. L’augmentation du CO2 dans
l’atmosphère implique une augmentation de CO2 dans les océans car ils sont en étroite relation. La
capacité des océans de maintenir un pH constant est alors diminuée car le nombre de molécules de
CO2 qui entrent dans l’océan est plus grand que celui qui en sortent. L’augmentation en ions H+
(causée par la baisse de pH de l’eau) favorise la formation de bicarbonate. Le phénomène est expliqué
à la figure 2. La plus grande partie du gaz carbonique se trouve dissoute par les océans qui en
contiennent normalement 52 fois plus que dans l’atmosphère(2). Le CO2 s’y dissout et est en partie
absorbé par le phytoplancton, mais la majeure partie tombe au fond sous forme d’un solide, le
carbonate de calcium. Un pH normal de l’océan favorise donc la formation de carbonate de calcium, la
calcification chez les êtres vivants et la formation de roches sédimentaires qui sont riches en calcaire
(CaCO3).
(4)
(4)
Figure 1. Le système tampon carbonate-bicarbonate dans l’océan à un pH normal
(figure
adaptée par Émile St-Gelais à partir de la référence (3), avec le programme Paint de Microsoft. Les photos
libres de droit d’auteur du crabe et de l’oursin proviennent de Wikipédia (4))
(3) - http://www.vedura.fr/environnement/eau/acidification-oceans (Vedura, encyclopédie développement durable)
L’information se retrouve où l’image d’un océan, changer de page en pesant en bas à droite sur la flèche)
(4)- http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Tourteau1.JPG et http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Urchinhand_300.jpg pour les photos de crabe et
d’oursin
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Comme nous pouvons le voir sur la figure 1 de la page précédente l’effet de l’acidification de
l’océan va déplacer l’équilibre normal qui tend à former des carbonates vers un dégagement de
gaz carbonique, diminuant ainsi le phénomène normal de calcification de plusieurs organismes
vivants marins. Dans la figure, les flèches en noir seront inversées :
1- Les gaz dans l’air et dans l’eau sont équilibrés naturellement. Quand il y a une augmentation du
CO2 dans l’air, le CO2 augmente aussi dans l’eau avec un léger retard. Lorsqu’il rentre en contact
avec l’eau, il forme de l’acide carbonique (H2CO3). Ce phénomène est considéré comme la
première cause à l’acidification des océans.
2- La baisse du pH est produite alors par la libération d’ions hydrogène (H+) en provenance de la
décomposition des molécules d’acide carbonique qui se coupent en deux naturellement pour
créer des molécules de bicarbonate (HCO3-) puis de carbonate (CO3- -) et des ions H+. Cela
augmente l’acidité de l’eau.
3- Lorsqu’il y a un surnombre d’ions hydrogène, l’équilibre chimique est déplacé des carbonates,
vers les bicarbonates puis vers le dégagement de gaz carbonique. Cela se produit, car les ions
H+ tentent de se fusionner chimiquement avec les carbonates pour former le bicarbonate.
4- Pour résumer, l’excès de CO2 entraîne une baisse du pH en ayant une augmentation de
bicarbonates et une diminution des carbonates. Le calcium reste stable, mais par le manque de
carbonate, le carbonate de calcium (CaCO3) ne peut se former et il est indispensable à de
nombreux êtres marins pour leur développement et celui, de leur carapace. Ils sont dits
« calcificateurs ». Ex. Crabe, Corail, Oursin, Ectoprocte.
5- Trois types principaux de carbonate de calcium se rencontrent chez les organismes marins :
classés du plus au moins résistant à l’acidification, la calcite, l’aragonite et le calcite de
magnésium. Ex : Le squelette de calcite de magnésium de l’oursin est menacé par
l’acidification.
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Autres facteurs jouant sur l’acidification
D’autres facteurs peuvent aussi influencer le degré d’acidité des océans(2) et méritent d’être examinés
davantage au cours des prochaines années :
les accidents de superpétroliers qui ont recouvert avec le temps l’eau d’une mince couche de pétrole.
Cette couche diminue l’échange de gaz carbonique entre l’air et l’eau et sa dissolution dans l’eau;
le rôle important des bactéries Synechocystis dans la précipitation du gaz carbonique dans l’eau sous
l’état de carbonate de calcium dans les océans vient d’être découvert;
l’effet de la concentration du fer (Fe) dans l’eau de mer sur la croissance des algues et du
phytoplancton, importants consommateur de gaz carbonique;
le phytoplancton mort qui tombe dans le fond des océans et fait en sorte qu’on estime que la quantité
de carbone ainsi accumulée est 30 fois supérieure au carbone végétal qui se trouve sur le sol non
inondé.
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Conclusion
Nous avons pu constater que l’augmentation du CO2 dans l’eau sous l’action de l’effet tampon de
l’océan contribue à augmenter les ions hydrogène qui naturellement se fusionnent aux molécules de
bicarbonates et de carbonates et ultimement favorisent ainsi la formation de calcaire (carbonate de
calcium et autres composés solides à base de carbonates). Avec l’acidification, l’équilibre naturel est
déplacé et favorise l’augmentation des bicarbonates et la diminution des carbonates, ce qui a des
conséquences sévères sur les organismes marins et les écosystèmes. Une mise en garde devrait être
faite contre le gaspillage de l’énergie et les émissions importantes de gaz carbonique qui existent
aujourd’hui. Cependant il est utopique de vouloir changer du jour au lendemain une économie
mondiale basée sur l’utilisation de combustibles fossiles. Les pays du Tiers-Monde ne se laisseront pas
arrêter dans leur développement économique et ce développement nécessite à coup sûr, de l’énergie.
Il serait important d’investir dans la recherche et le développement d’énergies nouvelles. Sur une note
d’espoir, des essais expérimentaux menés par des scientifiques français et espagnols et utilisant des
algues nourries au CO2 ont permis de créer du pétrole synthétique et semblent prometteurs. (5)
(6)
(5) - http://videos.tf1.fr/jt-20h/transformer-du-co2-en-petrole-c-est-pour- bientot-6250489.html
(6)
(video sur la transformation du CO² en pétrole)
- Photo personnelle (Lac Nipigon, Ontario)
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Médiagraphie
(1) - Acidification des océans, article publié dans Eau, rivières, mers et océans, section acidification des océans,
http://www.vedura.fr/environnement/eau/acidification-oceans, Vedura, encyclopédie développement durable,
page web consultée en mars 2011.
(2) - Plusieurs scientifiques ne croient pas à l’effet du CO2 sur le climat, Pierre Lutgen, Mythes et fraudes, site
de la fondation argentine d’écologie scientifique : http://www.mitosyfraudes.org/Francia/GWLutgen.html
(3) - Acidification des océans, article publié dans Eau, rivières, mers et océans, à partir de l’information qui se
retrouve en bas de la page, il s’agit de cliquer sur l’image de l’océan pour changer de pages et y lire les
différentes informations traitées dans notre exposé thématique :
http://www.vedura.fr/environnement/eau/acidification-oceans, Vedura, encyclopédie développement durable,
pages web consultées en mars 2011.
(4) – Site internet Wikipedia, L’encyclopédie libre : http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Tourteau1.JPG
Photos de crabe et d’oursin
http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Urchinhand_300.jpg
(5) - Transformation du gaz carbonique en pétrole par biotechnologie, vidéo :
http://videos.tf1.fr/jt-20h/transformer-du-co2-en-petrole-c-est-pour-bientot-6250489.html
(6) - Photo personnelle représentant l’auteur du texte au Lac Nipigon en Ontario, Canada, Juin 2009
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