U.E. Chimie Analytique et Chimie Marine Laboratoire des Sciences de l’Environnement Marin UMR 6539 (CNRS – IRD – UBO) Equipe Chimie Marine U.E. Chimie Analytique et Chimie Marine Ricardo D. RISO Professeur

Composition chimique des eaux marines; réponse au vivant Plan du cours 1. Introduction 2. Phase liquide 2.1 Cycle de l’eau 2.2 Composés dissous; éléments majoritaires; Principe de Marcet ou loi de Dittmar; notion de salinité; éléments minoritaires 3. Phase particulaire 3.1 Partie vivante 3.2 Partie inerte 3.3 Formation et décomposition du plancton, Rapports de Redfield 3.4 Utilisation apparente de l’oxygène (UAO) 3.5 Notions d’éléments préformés 4. Temps de résidence des éléments dans l’océan 5. Origine d’espèces chimiques dans l’océan

Temps de résidence des éléments dans l’océan

Temps de résidence…  L’océan est un vaste réservoir où transite l’ensemble des éléments chimiques Roches Fleuves Océan Sédiment

Temps de résidence… D’une manière générale, les éléments chimiques sont apportés largement par les fleuves, parfois par l’atmosphère. Ils arrivent à la surface de l’océan; ils se perdent par le fond dans les sédiments. Fleuves Atmosphère a A Océan P Sédiment

Temps de résidence… L’océan est globalement en équilibre (état stationnaire), les apports compensent les pertes. A Océan P On peut alors définir le temps de résidence d’un élément de la façon suivante: T = M = M où A P T représente le temps de résidence, M la concentration moyenne de l’élément dans l’océan, A les apports et P les pertes.

Le temps de résidence s’exprime généralement en années. En effet il s’agit d’un rapport entre une concentration (i.e. ng.L-1) et un flux (i.e. ng.L-1.an-1). Il représente en moyenne le temps de transite entre la surface de l’océan et le sédiment. Le transfert surface – fond peut être effectué de deux façon différentes Éléments adsorbées sur des particules non vivantes Éléments utilisés par les organismes

 Le temps de résidence des éléments est très variable.  Ies valeurs se situent entre 50 ans et 10 millions d’années.  Plus l’élément est réactif dans le milieu plus le transfert sera rapide Exemple: - Fe entre 50 et 200 ans, - Na entre 10 et 70 millions d’années.

Temps de résidence (année)  L’abondance des éléments dans le milieu marin (i.e. concentration élevée) signifie que les éléments ont le temps de s’accumuler; donc des temps de résidence élevés. Élément Temps de résidence (année) Cl - 100 000 000 Na + 68 000 000 Mg 2+ 13 000 000 K + 12 000 000 SO4 2- 11 000 000 Ca 2+ 1 000 000 CO32- 110 000 Si 20 000 Mn 2+ 1 300 Al 3+ 600 Fe3+ 200

Origine des espèces chimiques dans l’Océan

Origine des espèces… L’origine des espèces chimiques dans l’océan n’est pas connue avec certitude; on émet des hypothèses. L’hypothèse majeure consiste à dire, que l’apparition des espèces chimiques dans l’océan est directement liée à l’apparition de l’eau (hypothèse du grand lessivage). …Lors de l’apparition de l’eau sur la planète il y aurai eu un grand lessivage de la roche provoquant l’apparition des espèces chimiques dans l’eau de mer…

Hypothèse du grand lessivage Origine des espèces… Hypothèse du grand lessivage

L’Hypothèse du grand lessivage est-elle valable Origine des espèces… L’Hypothèse du grand lessivage est-elle valable pour l’ensemble des espèces chimiques?

- 1litre d’eau de mer contient environ 11 g de Na+, Origine des espèces… Pour tenter de répondre à cette question nous allons résoudre un petit problème: Quelle quantité de roche (grammes) faut-il pour fabriquer 1 litre d’eau de mer ? DONNEES: - 1litre d’eau de mer contient environ 11 g de Na+, - La roche initiale contient 2,4 % de Na+ , - La roche lessivée représente 3% de la roche initiale, - La roche lessivée contient 0,6% de Na+,

1- X grammes de roche contiennent : X . 2,4 g. de Na 100 2- Le Na Origine des espèces… RESOLUTION: 1- X grammes de roche contiennent : X . 2,4 g. de Na 100 2- Le Na - pour partie se dissout dans l’eau (11 g.), - pour partie reste dans la roche - sodium qui reste dans la roche X . 97 - sodium dans la roche après lessivage X . 97 . 0,6 100 100

3 - Mise en place de l’équation de calcul Origine des espèces… RESOLUTION: 3 - Mise en place de l’équation de calcul Quantité final de Na = quantité initiale de Na donc; X . 2,4 = 11g + X . 97 . 0,6 100 100 100 X = ~ 600 g “Il faut donc dissoudre 600g de “roche” pour fabriquer 1 litre d’eau de mer.

Élément % g L-1 Origine des espèces… Roche Na + 2,4 14,4 10,76 74,7 Comparaison des éléments dans l’eau de mer et dans la croûte terrestre Roche Eau de Mer Élément % grammes dans 600 g g L-1 Na + 2,4 14,4 10,76 74,7 K + 2.1 12,6 0,387 3,1 Ca 2+ 4,1 24,6 0,413 1,7 Mg 2+ 2,3 13,8 1,294 9,4 Cl - 0,013 0,078 19,353 24 800 S 0,026 0,156 0,885 567 Br - 0,00025 0,0015 0,067 4 470 B 0,0003 0,0018 0,0046 256 Pour certaines espèces chimiques l’Hypothèse est acceptable, pour d’autres il faut introduire des nouvelles sources

Origine des espèces…

Origine des espèces dissoutes en milieu marin