Chimie du carbone océanique

Palmyra Atoll, Pacifique Nord. Photo © Tim Calver

La concentration de dioxyde de carbone atmosphérique (CO2) a considérablement augmenté depuis la révolution industrielle (d'environ 280 parties par million [ppm] à l'époque préindustrielle à 409 ppm 2019), principalement en raison d’activités humaines telles que la combustion de combustibles fossiles et des modifications de l’utilisation des sols.ref Les océans jouent un rôle important dans la réduction des émissions de CO2 en absorbant environ 1 / 4 de CO2 qui a été libéré chaque année dans l'atmosphère. ref Ce processus permet de réduire les effets du réchauffement planétaire associé à l'augmentation des émissions, mais a un coût: l'acidification des océans.

illustration de la chimie de l'océan

Liens entre l'accumulation de CO atmosphérique2 de la combustion de combustibles fossiles et du ralentissement de la calcification des coraux due à l’acidification des océans. CO atmosphérique2 est absorbé par l'océan et entraîne une diminution de la concentration en ions carbonates, rendant les ions carbonates inaccessibles aux coraux et autres calcificateurs marins. Cliquez pour agrandir. Modifié de Hoegh-Guldberg et al. 2007.

Changements dans la chimie des océans

Lorsque le CO2 est absorbé par l'océan, des réactions chimiques se produisent. En particulier, de l'acide carbonique se forme et des ions hydrogène sont libérés, ce qui entraîne une diminution du pH des eaux de surface des océans (ce qui les rend plus acides). Lorsque des ions hydrogène sont libérés dans l'eau de mer, ils se combinent avec des ions carbonates pour former du bicarbonate. Ce processus diminue la concentration en ions carbonates. La réduction des ions carbonates disponibles est un problème pour les calcificateurs marins (coraux, crustacés et mollusques) qui ont besoin des ions carbonates pour construire leurs coquilles et leurs squelettes.

Les modifications de la concentration en ions carbonates dans l’eau de mer peuvent affecter la état de saturation (et donc la disponibilité biologique) de plusieurs types de carbonate de calcium (calcite, aragonite, ou calcite haute magnésienne.) ref Dans de nombreuses parties de l'océan, l'eau de mer est sursaturée en ce qui concerne ces minéraux de carbonate de calcium, ce qui signifie qu'il y a suffisamment de carbonate de calcium pour que les organismes calcifiants puissent construire leurs squelettes et leurs coquilles. Cependant, l'acidification continue des océans provoque la sous-saturation de ce type de carbonate dans de nombreuses parties de l'océan, affectant ainsi la capacité de certains organismes à produire et à entretenir leurs coquilles.

Le pH de la surface des océans a diminué de 0.1 depuis le début de la révolution industrielle. ref Bien que cela ne semble pas beaucoup, l’échelle de pH est logarithmique, et ce changement représente une augmentation de 30% de l’acidité. Alors que les océans continuent à absorber le CO2 , ils deviendront de plus en plus acides. On prévoit que le pH de l'océan fera chuter de 0.4 supplémentaires d'unités de pH 2100 dans des conditions de concentration élevée en CO2 scénario d'émission, ref avec des niveaux de saturation en carbonates potentiellement inférieurs à ceux nécessaires pour maintenir l’accumulation de récifs coralliens. ref De tels changements dans la chimie du carbone en haute mer ne se sont probablement pas produits depuis plus d'un million d'années. ref

Alors que le CO anthropique2 les émissions entraînent l'acidification à l'échelle mondiale, les processus intervenant à l'échelle locale peuvent également affecter la chimie des océans. Par exemple, les apports d'eau douce, les polluants (engrais acides, produits chimiques provenant du traitement de l'eau et des centrales électriques) et l'érosion des sols peuvent potentiellement acidifier les eaux côtières à des taux nettement supérieurs à ceux du CO atmosphérique.2 seul. ref