Acidification des océans :

définition, impact sur le climat

KUS Loann, CRISCITELLI Pauline, LAHCENE Elisa, CLESSE Margaux

STE, Groupe TD n°1

Sommaire Introduction ……………………………………………………..Page 2

I) Les causes de l’acidification de l’océan

a. Rejet de CO2 atmosphérique ……………………………..Page 2

b. Océan : régulateur de CO2 atmosphérique ……………….Page 3

II )Processus

a. le cycle du carbone ……………………………………….Page 4

b le cycle de l’azote ………………………………………...Page 5

III) Conséquences

a. Répercutions sur la biodiversité …………………………..Page 6

b. Répercutions sur l’Homme ……………………………….Page 9

c. Répercution sur le climat …………………………………Page 9

IV) Pour le futur ?

a. Des changements certains ………………………………... Page 10

b. De nouvelles recherches et projet EPOCA………………..Page 11

Conclusion ………………………………………………………..Page 11

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Introduction

Le terme d’acidification fait référence à une diminution progressive de pH. Cependant, ce

phénomène n’est pas réservé uniquement au domaine de la chimie. En effet, depuis quelques années,

notre société fait face à l’acidification des océans.

Le pH s’inscrit sur une échelle de 1 à 14 où 7 étant la neutralité, l’eau des océans est passée d’un pH de

8,2 à 8,1 en 250 ans d’après le Laboratoire d'océanographie de Ville­Franche­Sur­Mer, soit une

augmentation de 30% d’acidité. Au rythme actuel, préviennent d’autres chercheurs, les océans verront

« leur acidité augmenter d’environ 170 % d’ici à 2100 ».

Selon des travaux publiés en 2012 dans la revue Science, “le phénomène actuel est d’une amplitude

inédite depuis cinquante­six millions d’années et se produit à une rapidité jamais vue depuis trois

cents millions d’années.”

Alors on peut se demander pourquoi y a t’il une acidification ? Quels sont les processus mis en

jeu ? Ou encore, quelles sont les conséquences de cette diminution de pH ?

Nous nous sommes penchés sur toutes ces questions et nous tenterons d’y répondre en s'intéressant aux

causes, aux processus, aux répercutions et enfin, aux projets mis en place.

I) Les causes de l’acidification de l’océan

a. Rejet de CO2 atmosphérique

Depuis l’ère industrielle qui a commencée vers la fin du XVIII ème siècle, la consommation

d’énergies fossiles a provoquée une forte augmentation du rejet de CO2 atmosphérique.

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Ce relarguage à conduit d’une part au réchauffement climatique en augmentant la concentration des

gaz à effets de serre, et d’autre part à l’acidification des eaux de surface des océans.

Pourquoi rejetons nous autant de gaz carbonique dans l’atmosphère ?

Tout d’abord, le pétrole, le gaz naturel et le charbon sont des énergies appelées énergies

fossiles; celles­ci contiennent du carbone qui a la propriété de réagir chimiquement avec l’oxygène;

cette réaction va libérer de la chaleur.

En utilisant ces énergies fossiles, la totalité de la masse de carbone qu’elles contiennent va être évacuer

sous forme de gaz carbonique (gaz à effet de serre) dans notre atmosphère !

http://fr.wikipedia.org/wiki/Combustible_fossile#/media/File:Global_Carbon_Emission_by_Type_fr.png

b. Les océans, régulateurs du CO2 atmosphérique

L’océan joue un rôle important dans le changement climatique car c’est lui qui régule la

concentration en CO2 atmosphérique en absorbant le surplus de ce gaz à effet de serre ( environ 35% )

par des processus chimiques et biologiques. De plus, l’océan est le plus grand réservoir carbonique sur

Terre, avec 40 000 Gt de carbone, contre 750 Gt pour l’atmosphère et 2000 Gt pour la biosphère. Il est

donc important de le préserve afin d’optimiser son action.

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II) Processus

a. le cycle du carbone

Le gaz carbonique a la propriété de se dissoudre dans l’eau. Ce phénomène, qui se produit

entre les eaux de surface et le gaz carbonique atmosphérique a comme conséquence une acidification

des eaux de surface des océans. De plus, la solubilité du CO2 dépend de la température, plus les eaux

sont froides, plus cette dissolution sera importante. Ainsi, l’acidification des océans est la plus

importante dans les eaux polaires.

Le gaz carbonique dissout réagit tout d’abord avec les molécules d’eau pour donner de l’acide

carbonique H2CO3 qui est en équilibre avec avec le bicarbonate HCO3­ et le carbonate CO32­

CO2 + H2O = H2CO3 = H+ + HCO3­

La formation d’ions hydrogène H+ provoque une élévation du niveau d’acidité des eaux

mesurée par la valeur du potentiel hydrogène (pH) grâce à la formule pH = ­log ([H+])

L’augmentation des ions H+ modifie un autre équilibre chimique, celui de la décomposition du

bicarbonate (HCO3­) en deux ions : un ion H+ et un ion carbonate CO32­. Cet équilibre va être déplacé

pour s’opposer à l’augmentation des ions H+ ainsi ces derniers vont réagir avec les ions carbonates,

présents dans l’eau , et former du bicarbonate. La conséquence de ce déplacement d’équilibre induit la

diminution de la concentration des ions carbonates puisque ces ions sont consommés par des ions H+.

HCO3­ = H+ + CO32­

Cette diminution aura à son tour une influence sur l’équilibre de la décomposition du calcaire

(carbonate de calcium CaCO3) en deux ions : un ion calcium Ca2+et un ion carbonate. Cet équilibre va

se déplacer pour s’opposer à la diminution des ions carbonates et par conséquent, le calcaire présent

dan l’eau va commencer à se dissoudre pour former de nouveaux ions carbonates.

CaCO3= Ca2+ + CO32­

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Enfin, le calcaire intervient dans un équilibre chimique supplémentaire : il réagit avec les ions

H+ pour donner des ions calcium (Ca2+) et un ion bicarbonate.

CaCO3 + H+ = Ca2+ + HCO32­

L’acidification des eaux de surface est un phénomène complexe qui a pour conséquence la

dissolution calcaire présent dan les eaux de surface.

Schéma du cycle du carbone :

Source University of Maryland

b. Le cycle de l’azote

Le cycle de l'azote est un cycle biogéochimique : N2 va se dissoudre dans l’eau pour donner de

l’ammoniac NH4+. Aura lieu ensuite une phase une nitrification par des cyanobactéries. Elles

transforment le NH4+ en nitrites NO2­ puis en nitrates NO3­. Mais l’acidification importante due au

CO2, diminue les capacités de nitrification des écosystèmes marins ce qui favorise davantage la

diminution de pH dans les océans.

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Certes, les apports d’azote sont peu comparables à ceux de CO2 mais ils contribuent également

à l’acidification des océans en particulier à proximité des côtes car on y retrouve la plupart de la

diversité marine !

Schéma du cycle de l’azote :

III ) Conséquences

a. Répercutions sur la biodiversité

Certains organismes marins ont besoin d’ions carbonates et d’ions calcium présents dans l’eau

pour construire leur coquille. Par exemple, les échinodermes comme les oursins qui ont un squelette

fait de calcite de magnésium, très sensible à l’acidification.

Photo d’un oursin crayon développé dans une eau acide ( à gauche), oursin développé dans une eau de pH normal ( à droite )

http://www.futura­sciences.com/magazines/sante/infos/actu/d/biologie­acidification­ocean­especes­profiteront­autres­mourront­21692/

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Or, la concentration en ions calcium est diminuée par l’acidification des eaux. Lorsque la

concentration en ions carbonates descend en dessous de 66 µmoles/kg, l’eau n’est plus saturée en

aragonite (la calcite et l’aragonite étant les deux formes cristallines du calcaire). Cela signifie que cette

dernière commence à se dissoudre dans l’eau ! Le processus de calcification de ces animaux est donc

affecté, cela peut conduire à la possible extinction d’ espèces.

On peut également s’appuyer sur le ptéropode Limacina helicina qui vit dans les océan

Arctique et Antarctique et qui est largement menacé; sa disparition n’est pas sans conséquence puisque

ce zooplancton est à la base de la chaîne alimentaire de nombreuses espèces de poissons de

mammifères marins !

Ptéropode vivant, Limacina helicina antarctida

http://fr.wikipedia.org/wiki/Limacina_helicina

Ou encore, le corail Lophelia pertusa, l’espèce la plus répandue de corail en eaux froides,

formant des récifs et qui constitue des abris pour un grand nombre d’autres espèces marines.

L’augmentation de CO2 empêche les coraux de former correctement leur squelette, ce qui le rend

d’autant plus fragile lors de tempêtes. L’érosion naturelle des récifs sera plus importante que leur

croissance, ce qui provoquera à terme leur déclin.

Des études menées au Laboratoire d’océanographie de Villefranche (LOV), ont montré que le taux de

calcification de ce corail, dont la structure est composée d’aragonite, pouvait être affecté d’environ

50% dans le cas d’une diminution de pH de 0,3.

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Corail Lophelia pertusa

http://fr.wikipedia.org/wiki/Lophelia_pertusa

Cependant, l’acidification des océans peut jouer un rôle bénéfique pour certaines espèces (très

peu nombreuses) où, au lieu de réduire leur croissance, elle l’augmente de façon considérable. Parmi

elles ont trouve le homard ou le crabe.

A gauche, un crabe et un homard qui se sont développés dans une eau “normale”, à droite dans une eau acide

http://www.futura­sciences.com/magazines/sante/infos/actu/d/biologie­acidification­ocean­especes­profiteront­autres­mourront­21692/

En résumé, les organismes pourront répondre de 2 manières face aux perturbations du pH :

s’acclimater et s’adapter ou disparaître.

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b. Répercutions sur l’homme

On a donc vu précédemment que de nombreuses espèces sont touchées par l’acidification

comme les poissons par exemple, ayant besoin d’une eau avec un certain pH pour vivre dans les

meilleures conditions. Des recherches menées depuis les années 2000, ont montré que le changement

de pH aurait des impacts sur leur comportement, notamment pour se diriger, capter les odeurs…

Si des espèces viennent à disparaître, toutes les chaînes alimentaires seront touchées par

l’acidification, ce qui pourra entraîner des graves conséquences sur la sécurité alimentaire. En 2013, au

au 3e symposium de Monterey, 540 experts se sont réunis pour débattre de l'acidification des océans, et

ont ainsi attiré l’attention sur les perturbations que peut entraîner cette diminution de pH.

c. Répercutions sur le climat

Comme nous l’avons vu précédement, l’océan est un des régulateur du taux de CO2. Mais

l’acidification et le réchauffement des eux réduit sa capacité à l’absorber, augmentant sa concentration

dans l’atmosphère. Cet accroissement amplifie l’effet de serre en maintenant les gaz dans

l’atmosphère. La Soleil émet un rayonnement qui va être soit capté par la Terre, soit réemis dans

l’atmosphère. Mais à cause des gaz à effet de serre présent ( CO2 , CH4, N2O…) la chaleur réemise est

conservé à la surface de notre planète. Les températures augmentent, ce qui provoquent de gaves effets

sur le climat comme la fonte des calottes glaciaires, l’augmentation du niveau de l’eau des océans...

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Schéma de l’effet de serre :

http://www.ademe­guyane.fr/index.php?action=12

IV) Pour le futur ?

a. Des changements certains

D’après les scientifiques présents à l'occasion de la 12ème réunion de la Convention sur la

diversité biologique (CDB) à Pyeongchang (Corée du Sud) :“ Il est désormais inévitable que dans les

cinquante à cent prochaines années, la poursuite des émissions portera cette acidité à des niveaux qui

auront des impacts à grande échelle, essentiellement négatifs, sur les organismes et les écosystèmes

marins, ainsi que sur les biens et les services qu’ils prodiguent. Même si les émissions de CO2 sont

réduites de manière significative, l'acidification des océans se poursuivra durant des dizaines de

milliers d'années, les modifications considérables pour les écosystèmes, et la nécessité d'apprendre à

vivre avec ces changements semblent donc certains".

Même si des changement sont irrévocables, l’homme peut tout de même essayer d’amoindrir

son taux d’émissions de CO2, ou encore, éviter la sur­pêche pour affaiblir son impact sur les océans.

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b . De nouvelles recherches et projet EPOCA

De nouvelles recherches sont mises en place pour mieux comprendre l’acidification des océans

et concevoir qu’il existe des liens entre l'acidification, la montée en température, les zones d'anoxie et

d'autres modifications anthropiques des milieux, qui pourraient aggraver et/ou accélérer les

changements globaux. L’ Allemagne a lancé en 2009 un programme national de recherche sur

l'acidification des océans (BIOACID pour "biological impacts of ocean acidification") avec plus de

100 chercheurs pour travailler sur ce projet afin de trouver des moyens d’éviter cette acidification.

De plus, des disciplines comme la géo­ingénierie essaye de trouver des solutions au problème.

Par exemple, introduire dans l’océan des composés qui neutraliseraient chimiquement l’acide ou

encore fertiliser l’eau en stimulant la croissance des phytoplanctons qui assimilent le CO2

atmosphérique et donc, réduire l’acidification.

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Enfin, des collaborations sont mises en place pour protéger l'environnement et d'empêcher la

réduction de pH des océans. Le projet EPOCA, initié par la principauté de Monaco, est une

coopération européenne entre 10 pays (Allemagne, Belgique, France, Grande­Bretagne, Islande, Italie,

Norvège, Pays­Bas, Suède et Suisse), 32 institutions et plus de 160 chercheurs qui a pour but d’étudier

les conséquences biologiques, environnementales… dues à cette acidification.

Conclusion

Nous savons maintenant que l’acidification des océans menace plus que jamais notre planète et

que le rôle du pH de l’eau joue un rôle essentiel. Une “simple” diminution de pH entraîne avec elle tout

un engrenage qui peut avoir de graves conséquence sur la biodiversité. Malheureusement les

bouleversements sont déjà visibles et même si des modèles prédisent l’évolution du taux de CO2 et du

pH pour le futur, on ne peut pas s’y fier totalement, car s’avancer sur des modifications et des

politiques environnementales choisies dans des dizaines d’années est impossible. Une chose est sûre,

d’ici la fin du 21ème siècle, la plupart des écosystèmes seront touchés et l'aggravation de leur

dégradation dépendra surtout du comportement de l’Homme. Depuis le début de l’ère industrielle,

l’utilisation excessive de combustibles fossiles et la déforestation ne cessent de faire augmenter le taux

de gaz à effet de serre dans l’atmosphère. La solution la plus réaliste pour faire face à cet enjeu reste

donc la réduction de nos rejets en CO2. Mais l’Homme est­il réellement prêt à renoncer à de nombreux

enjeux économiques et de développement ?

Grâce à cette exposé, nous avons réalisé l’impact qu’a le CO2 sur les océans et le climat. Nous

savons désormais que les océans jouent un rôle majeur dans notre équilibre. Si nous ne réagissons pas

au plus vite, nous mettons notre vie et celle de nos descendants en danger !

De plus, nous avons appris à travailler en équipe pour synthétiser tous les articles lus et

analysés, afin de répondre au mieux au sujet. Nous avons également débattu sur le sujet pour savoir les

points de vue de chacun de nos membres de l’équipe.

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Sources :

Les océans de Anne­Sophie ARCHAMBEAU, édition Puf

Rejet de CO2, on ne vous a pas tout dit de Jean­Claude KELLER, édition Favre

http://i2i.stanford.edu/AcidOcean/AcidOcean_Fr.htm

http://institut­ocean.org/images/articles/documents/1375452806.pdf

http://www.larecherche.fr/actualite/evenement/taux­acidification­record­oceans­01­06­2012­90926

http://fr.wikipedia.org/wiki/Acidification_des_oc%C3%A9ans

http://www.lemonde.fr/biodiversite/article/2014/10/08/l­acidification­des­oceans­aura­d­import

antes­consequences­pour­la­biodiversite_4502183_1652692.html

http://www.actu­environnement.com/ae/news/changement­climatique­acidification­oceans­22917.php4

http://www.nationalgeographic.fr/5110­les­consequences­de­acidification­sur­les­fonds­marins/

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