Grand Oral - Acidification des océans

« En quoi l’émission de dioxyde de carbone contribue-t-elle à l’acidification des océans, menaçant ainsi les animaux marins ? Pourquoi l’augmentation du dioxyde de carbone atmosphérique menace t-elle les animaux marins ? Tout d’abord nous verrons comment cela se passe pour enfin voir la conséquence de cette acidification des océans sur l’environnement marins c’est à dire les animaux, les coraux,... Tout d’abord, puisque l’acidification des océans est le résultat d’une diminution du pH donc d’une augmentation de l’acidité il ya donc plus d’ions H+, ainsi qu'une diminution du nombre de « briques » indispensables à la fabrication des coquilles calcaires de certains organismes: les ions carbonates.

Le pH (dont la formule est pH= -log{ H3O+}/ c0, C’est le paramètre qui qualifie l'acidité d'une solution : lorsque le pH est égal à 7, elle est neutre, supérieur à 7 basique et inférieur acide, les mers et océans ont une capacité à absorber plus de carbone qu’il en rejettent formant un équilibre écologique essentielle, ils absorbent un quart du CO2 produit par l’homme.

Aujourd’hui, l’augmentation des rejets de CO2 par les activités humaines met en péril cet équilibre.

Le CO2 augmente l’acidité de l’eau, celle ci a augmentée de 30% depuis le début de la Révolution industrielle et continue d’augmenter. C’est l’augmentation de la concentration en protons H+ qui réduit le pH de l’eau.

La réaction en cause produit de l’acide carbonique qui est un acide faible dont ces base conjugué sont les anions HCO3(bicarbonates) et CO3^2- (carbonate) comme suit : CO2 + H2O ↔ H2CO3 L’acide carbonique est un diacide, c’est à dire qu’il peut se dissocier deux fois de suite dans l’eau.

Les deux réactions sont les suivantes : H2CO3+ H2O -> HCO3- + H3O+ HCO3- + H2O -> CO3^2- + H3O+ L’équilibre (1) est géré par une constante d'équilibre que l’on appelle Ka définie ici par : Ka : [ HCO3-]*[H+]/ [H2CO3] La constante Ka est spécifique du couple acide/base soit ici H2CO3/HCO3-.

De même l'équilibre (2) est géré par une constante d'équilibre définie par : Le couple étant HCO3-/CO32-.

Ainsi HCO3- est une espèce amphotère car il est acide dans un couple et base dans un autre.

Les valeurs des Ka étant souvent très faibles, on a l'habitude de donner plutôt les valeurs des pKa définis par : pKa des couples. Lorsque les concentrations des 2 espèces autres que H+ d'un couple sont égales alors pH= pKa. Lorsqu’il y a plus de CO2 alors ces équilibre sont modifier et il y a plus d’ions H+ et d’ions HCO3-. Le diagramme de prédominance montre que la seule espèce présente dans l'eau de mer à pH compris entre 8 et 9 est l'ion hydrogénocarbonate.

La concentration en CO2 (aq) est alors très faible et inférieure à la solubilité.

Il n'y a pas de dégazage.

Si on acidifie la solution, le pH diminue et [HCO3-] diminue tandis que [CO2 (aq)] croit.

Quand la solubilité est atteinte, il y a dégazage de CO2. La réaction chimique de ce processus empêche les plantes et animaux marins de fabriquer correctement leurs coquilles et autres habitats calcaires comme le corail .

Ce phénomène impacte donc directement les premiers éléments des chaînes alimentaires marines.

Mais comme dans toute chaîne, tous les maillons sont liés entre eux.

Lorsqu’un maillon disparaît, c’est la chaîne qui s’effondre.

Le corail représente une niche de biodiversité exceptionnelle dans l’Océan.

Sa disparition entraînerait également celle des poissons qui s’y abritent.

Ces poissons sont mangés par de plus gros poissons, ces derniers étant péchés par l’homme.

La raréfaction du corail représente donc un grave trouble pour la survie d’autres espèces, y compris de celles qui vivent en dehors des océans. La valeur normale du pH moyen des océans, si on se réfère aux époques géologiques, est 8,16, une valeur correspondant à un pH très légèrement basique.

Depuis l’ère industrielle, le pH a diminué de 0,1 unité, une modification très significative.

Actuellement, la diminution du pH est d’environ 0,017 à 0,02 unités par décennies.

Un tel changement du pH affecte les organismes, les écosystèmes marins et les réseaux trophiques.

Elle peut également altérer des processus tels que le transport des ions, l’activité des enzymes et la structure des protéines.

En plus des réactions ci-dessus résultant de la dissolution du CO2 dans l’eau, les ions hydrogène H+ se lient aux molécules de carbonate pour former du bicarbonate : CO32- + H+ ↔ HCO3Le bilan net des réactions est une perte progressive d’ions carbonate.

Et les conséquences sont critiques.

En effet, de nombreux organismes marins précipitent le carbonate de calcium sous la forme de calcite ou d’aragonite.

La stabilité de ces structures est reliée à l’état de saturation des océans en ions calcium (Ca2+) et carbonate.

Cet état de saturation se mesure par : W = [Ca2+].[ CO32-] / Ksp, où Ksp est la solubilité de chaque phase minérale. – Si W > 1 (conditions actuelles), la précipitation du calcium est thermodynamiquement favorisée – Si W < 1 (conditions de sous-saturation), la précipitation est défavorable. À mesure que les océans absorbent le CO2, l’état de saturation diminue, altérant le mécanisme de calcification et ainsi le développement de certains organismes. Les barrières de coraux sont les organismes les plus à risque.

Cela vient notamment du fait que le taux d’érosion du corail représente 90% du taux de calcification.

Par suite, une modification même mineure du taux de calcification peut se répercuter en un bilan de carbonate négatif pour le corail.

Le corail disparaît ainsi progressivement.

C’est exactement ce que nous vivons à l’heure actuelle.

Il est inquiétant de constater que la barrière corallienne des tropiques a diminué de 30 à 50% depuis le début des années 80.

Les scientifiques prédisent une disparition totale du corail si la concentration en CO2 dans l’atmosphère approche 450 ppm (la teneur actuelle est 380 ppm, elle était de 280 ppm avant la révolution industrielle).Les conséquences de cette disparition incluent la perte de milliers d’espèces qui ont le corail pour habitat.

La disparition du corail va également modifier les côtes puisqu’ils représentent des barrières naturelles qui protègent les mangroves et les herbiers marins. Introduction : Alors que ces dernières années, les études sur.... »