Les crustacés sont condamnés à disparaître ! En effet, l'acidification des océans va entraîner leur mort à court terme. Les calculs ci-dessous sont là pour justifier cette affirmation. Affirmation que l'on retrouve sur le site du CNRS.

Et comme les planctons, les crustacés de petites tailles, sont à la base de la chaine alimentaire, c'est l'ensemble du milieu marin qui risque de disparaître à très court terme. Le réchauffement climatique, c'est un sujet de débat entre scientifiques, mais l'origine anthropique de ce réchauffement n'est pas prouvée. On travaille sur de modèles très approximatifs dont aucun n'a fait preuve d'efficacité incontestée.

 

5_Le_pteropode_Limacina_C_et_N_Sardet

Pteropode limacina ; source : beautifull nightmare

 

À l'inverse, l'acidification des océans est due à l'homme, elle est calculable à partir de lois physiques bien connues, et  il est incontestable qu'au rythme actuel, nous aurons tué nos océans dans quelques siècles.

 

DEMONSTRATION : 

 

Données : 

(sources : Hachette, Physique Chimie, enseignement de spécialité ; wikipedia pour la concentration en calcaire, Scripps CO2 program pour l'évolution du CO2)

- Les coraux fabriquent leur squelette si dans l'eau de mer le produit ionique [CO3-].[Ca2+] est supérieur à 4,47.10-7

- la situation est comparable pour l'ensemble des crustacés : «Une étude sur les effets de l'acidification en Antarctique chez les ptéropodes (ou papillons de mer) montre qu'à partir d'un certain taux d'acidité de l'eau, les individus meurent (en à peine quarante-huit heures), or ces animaux sont à la base du réseau trophique dans cette région et comme certaines algues (coccolithes) qui sécrètent des coquilles à base de calcium, ils jouent un rôle important dans le cycle du carbone.»  (source : wikipedia)

 

Définition des variables : 

 

p(CO2) = pression partielle  du CO2 dans l'atmosphère

[CO2] = concentration en CO2 dissout dans l'océan

[HCO3-] = concentration en HCO3- dissout dans l'océan

[CO32-] = concentration en CO32- dissout dans l'océan.

h = [H3O+] = concentration de l'océan en H3O+

pH = pH de l'eau des océans

DIC =  [HCO3-]+[CO2] + [CO32-

[Ca2+] = concentration en ions calcium, supposée constante, égale à 0,00993 mol/L

E-x signifie ici 10-x

 

Relations entre les variables

K1 = [HCO3-].[H3O+]/[CO2] = 1,392.10-6

K2 = [CO32-].[H3O+]/[HCO3-] = 1,189.10-9

[CO2] = 2,803.10-2 . P(CO2) (pression partielle exprimée en bar)

si P (CO2) augmente de 50%, DIC augmente de 5%

actuellement P(CO2) = 3,8.10-4 bar et pH = 8,0

pH = -log [H3O+]

 

Aspect qualitatif :

Si la concentration [H3O+] augmente, du fait de la constante d'équilibre K1, [HCO3-] diminue au profit de [CO2]

Avec K2, on a alors simultanément hausse de [H3O+] et baisse de [HCO3-], donc l'équilibre impose une baisse encore plus forte de [CO32-] Cette baisse entraîne celle du produit ionique [CO3-].[Ca2+], avec risque, à terme, d'impossibilité pour les mollusques de fabriquer leur coquille.

 

ASPECT QUANTITATIF

 

"si P (CO2) augmente de 50%, DIC augmente de 5%» : je cherche ce qu'il se passera si  P (CO2) augmente de 50%, ou de 125 %, ou plus encore.

 

Situation actuelle :

h = 10-pH

h= 10-8 mol/L

 

[CO2] = 2,803.10-2 . P(CO2

[CO2] = 2,803.10-2 . 3,8.10-4

[CO2] =1,07E-05 mol/L

 

[HCO3-].[H3O+]/[CO2] = 1,392.10-6

[HCO3-]  = 1,392.10-6 . [CO2]/h

[HCO3-]  = 1,392.10-6 . 1,07E-05/10-8

[HCO3-]  =1,49E-03 mol/L

 

 

[CO32-].[H3O+]/[HCO3-] = 1,189.10-9

[CO32-] = 1,189.10-9 . [HCO3-]/[H3O+]

[CO32-] = 1,77E-04 mol/L

 Le produit ionique [Ca2+].[CO32-] estr actuellement égal à 1,76E-06 mol/L

DIC =  [HCO3-]+[CO2] + [CO32-

DIC =  1,68E-03 mol/L

 

Situation future

 

Par hypothèse, DIC augmente de 5% et p(CO2) augmente de 50%.

 Autrement dit, si la pression de CO2 est multipliée par 1,5^n, alors le DIC est multiplié par 1,05^n

 

DIC = 1,76E-03                       

P(CO2) = 5,70E-04 bar            

[CO2] = 2,803.10-2 . P(CO2

[CO2] = 1,60E-05 mol/l           

 

 

DIC =  [CO2] +[HCO3-]+ [CO32-

 1,76E-03 = 1,60E-05 + 2,23E-11/h  + 2,65E-20/h2    (terme constant = 1,74E-03)

on multiplie tout par h2/1,74E-03

h2 - 1,28E-08 h - 1,52E-17 = 0

 la solution positive est  : 

  h = 1,39E-08 mol/L

 

pH = 7,86E00 : l'océan s'est acidifié

 

On a alors 

 

[CO32-] = 2,65E-20/h2

 

[CO32-] =1,37E-04 mol/L

 

Le produit ionique [Ca2+].[CO32-] sera alors égal à 1,36E-06 mol/L, en baisse de 29 %

 On peut réaliser ce calcul pour différentes valeurs de CO2. J'ai regroupé le résultat sur le graphique ci-dessous :

 

Récapitulons sur un graphique :

CO2 π

 

 

Conclusion intermédiaire : quand le CO2 aura atteint 4000 ppm, il n'y aura plus de corail et de très nombreux crustacés auront disparu. Ces crustacés étant à la base de la chaîne alimentaire, les poissons marins disparaîtront pour la plupart.

Quand cela arrivera-t-il ?

Le taux de CO2 est acuellement à 400 ppm et il augmente de 2 ppm par an. Cette variation elle-même augmente rapidement.

 Si nous arrivons seulement à bloquer l'augmentation à 2 ppm par an, il faudra 1800 ans. Mais on n'en est pas encore à bloquer cette augmentation. 

Entre 1970 et 1975 : + 1,2 ppm/an

entre 1990 et 1995 : +1,6 ppm/an

entre 2010 et 2015 : + 2 ppm/an

Sur les 300 ans à venir, j'ai du mal à imaginer qu'on soit en dessous de + 2,5 ppm par an.

A ce rythme, il nous reste environ 1400 ans avant que l'océan ne meure. À notre échelle égoïste, c'est loin, à l'échelle de l'humanité, c'est demain. C'est inacceptable.

En revanche, si la situation est gravissime, il y a une bonne source d'espoir : Quand on voit les progrès technique réalisés en moins de deux siècles, je ne doute pas qu'on trouve une solution bien avant que la situation ne soit réellement dramatique. Mais pour cela, il faut dès aujourd'hui travailler aux moyens de stopper l'accumulation du CO2 dans l'atmospère. 

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