8.3 Les cycles de la matière et le système climatique

Rappel: Les GES Dioxyde de carbone - CO2 Méthane - CH4 Protoxyde d'azote - N2O Chlorofluorocarbones (CFC)

Les GES et les cycles de matière Le carbone et l'azote font parti de plusieurs GES. Les montants de carbone et d'azote dans l'atmosphère sont affectés par des cycles de matières.

Les cycles de matière La matière est échangé continuellement entre l'atmosphère, l'hydrosphère, la biosphère et la lithosphère. Ces transferts forment un cycle biogéochimique. Les étapes et les endroits dans ces cycles où les matières restent longtemps sont appelés des réservoirs.

Les cycles de matière Il y a un cycle du carbone et aussi un cycle de l'azote. Le carbone Cycle du carbone Carbone et oxygène

Masses massives :) Une tonne métrique (t) = 1000 kg = 1 t 1 gigatonne (Gt) = 1000000000 t 1 Gt = 1 x 109 t = 1 x 1012 kg Comparaison: 1t = 1m3 d'eau

Cycle du carbone – réservoirs Voir p. 334 fig 8.6 Sédiments marins et roches sédimentaires – 70 à 100 Gt – dure des millions d'années Océans – 39000 Gt – dure 500 à 100 ans Combustibles fossiles – 3300 Gt – dure normalement des 100s de millions d'années Végétation, sol, matière organique – 2115 Gt – dure 5 (organismes) à 25 (sol) ans Atmosphère – 750 Gt – CO2 50 à 500 ans, méthane 12 ans, protoxyde d'azote 115 ans

Le cycle de carbone – réservoirs et transferts p. 335

Influences humaines Les humains accélèrent l'échange de carbone entre le résrvoir de combustibles fossiles et l'atmosphère. Ceci dérange l'équilibre du cycle du carbone et cause des changements dans les autres réservoirs. Ex. Les océans absorbent plus de CO2 et deviennent plus acides H2O + CO2 donne H2CO3 (acide carbonique)

Le cycle d'azote On trouve l'azote dans l'atmosphère dans la forme du gaz N2. (Environ 80% de l'atmosphère) Le N2 est un molécule très stable mais certains transformations chimiques produisent les ions ammonium (NH4+) ou nitrate (NO3-). Ces formes et le protoxyde d'azote jouent un rôle important dans le changements climatiques.

La fixation de l'azote Les changements chimiques qui transforment le N2 en ammonium, nitrate, ou ammoniac (NH3) s'appèllent la fixation de l'azote. La fixation de l'azote est nécessaire pour les êtres vivants car les protéines contiennent l'azote. Il y a deux processus naturels et un processus humain.

Fixation de l'azote a) Les éclairs sont extrèmement chauds et permettent aux molécules N2 de former des nitrates avec l'oxygène.(p. 337, fig 8.22A) b) des bactéries peuvent transformer l'azote en ammonium et nitrate pour les plantes (p. 337, fig 8.22B) c) le procédé industriel Haber-Bosch N2(g) + 3H2(g) donnent 2NH3(g) L'ammoniac est utilisé pour faire les engrais

Effets anthropiques sur le cycle d'azote Normalement l'azote est fixé par les procédés de fixation, est utilisé par les être vivants, et retourne à l'atmosphère quands ces êtres meurent. Mais, on ajoute l'azote au sol, à l'eau, et à l'atmosphère. L'azote ajouté au sol par les engrais et les déchets de betails est entrainé par les pluies et les eaux de fonte (groundwater) dans les rivières et les lacs.

L'azote dans l'eau Les nitrates dans l'eau augmentent la croissance des algues et autres plantes aquatiques. Ces plantes enlèvent l'oxygène de l'eau avec la respiration et la décomposition, créant des zones mortes où toutes autres plantes et animaux ne peuvent vivre. Aussi, les nitrates dans l'eau peuvent causer des cancers.

L'azote dans l'air Mauvais odeur près des fermes de bétail (surtout les cochons) c'est ammoniac (NH3). L'ammoniac réagit pour créer le smog. La combustion des combustibles fossiles ajoute le NO, le NO2 et le N2O à l'atmosphère. Ces produits forment la pluie acide (HNO3) et le protoxyde d'azote est un GES.

Réduction de l'impact de l'azote 1. Réduire l'utilisation des engrais. On utilise trop à présent. Techniques agricoles de précision. On utilise seulement le montant dont on a besoin. 2. Contrôle des émissions de NO venant des autos et des centrales électriques. 3. Meilleure gestion du bétail et des déchets de betails (centrales de “biogaz”). Voir p. 339 tableau 8.7

Devoirs p. 340 #1, 3 – 8