SANTÉ DE L'OCÉAN

Les océans du monde nous donnent la vie et nous soutiennent - explorez ces pages!


 

Ici, nous abordons le côté plus technique de l'eau de mer. Même si ce sujet est des plus intéressants, nous ne pouvons détailler tous ce qu'il y a à savoir sur ce sujet et nous vous référons à d'autres sources couvrant ce sujet. Parmi elles, naturellement, l’œuvre monumentale de René Quinton: "L'eau de mer  - milieu organique" - (1912: Ed. Masson) Réimprimé: Ed. ENCRE 1995.


Voir notre Bibliographie pour d'autres références.


 


Dans cette page...

Concentrations des sels dans l'eau de mer
La Chimie de l'eau de mer
La Composition de l'eau de mer



 
Concentration des sels dans l'eau de mer


Pour définir l'eau de mer, on utilise certains mots clef pour en déterminer les caractéristiques spécifiques.

Par exemple :

 

Isotonique:

Le préfixe " iso " signifie égal. En médecine, un fluide est dit isotonique lorsqu'il a la même concentration moléculaire que le plasma sanguin.  Dans le cas d'une solution saline, cela équivaut à 9 parties par mille d'eau pure. Cette concentration isotonique ne contient donc qu'un tiers de la teneur en sel de l'eau des océans. Si vous avez 100cc d'une solution isotonique d'eau de mer, 9cc seraient des sels dissous et 91cc, de l'eau pure.

 

Hypertonique: Quand cette concentration est plus élevée que 9/1000, elle est dite hypertonique. L'eau de mer à une concentration de 21/1000 est parfois désignée " Duplase " mais cette appellation n'est pas fréquemment employée. Elle contient approximativement 2/3 de la teneur en sels de l'eau de mer régulière.

La salinité de l'océan est équivalente au poids des sels dissous et s'exprime en X parties par mille. La salinité normale de l'océan équivaut à 35 parties/mille. Donc, dans 1000 grammes d'eau de mer, on trouve 35 grammes de sels dissous et 965 grammes d'eau pure


Si l'on injecte dans le corps humain une grande quantité de fluide à une concentration inférieure ou supérieure à la concentration isotonique de 9/1000, il en résulte des dommages aux cellules : soit elles s'effondrent sur elles-mêmes (> 9/1000 de sels en solution), soit elles gonflent jusqu'à s'éclater (< 9/1000 de sels en solution) Ceci ne s'applique pas lorsque l'eau est introduite dans le corps par voie orale

Une solution saline médicale est une solution concentrée de 9/1000 parties de sel, le sel de table régulier, NaCl.

La composition de l'eau de mer est plus que simplement de l'eau salée ordinaire. C'est une substance complexe et vivante que nous détaillerons plus loin.



 

La Chimie de l'eau de mer


Sujets traités

 

  • Qu'est-ce que les sels de mer?
  • D'où viennent les sels de mer?
  • Pourquoi la composition des sels de mer est-elle constante depuis des milliards d'années?
  • Quelles sont les substances non constantes mais importantes dissoutes dans l'eau de mer?

 
Contenue


 
1. La salinité est reliée à la concentration des sels dissous dans l'eau de mer


Dans le passé, le taux de salinité était mesuré en évaporant de l'eau et en pesant le montant des sels restant. À cause de la difficulté et de l'inexactitude de cette approche, on utilise maintenant la conductivité électrique pour mesurer la salinité.
 

  • La conductivité augmente en proportion de l'augmentation des sels dans l'eau de mer.
  • La conductivité donne des résultats précis: 35.0000X.
  • La conductivité (ainsi que la température et la profondeur) sont mesurées par des instruments appelés: CTDs (Conductivity Temperature Depth). Ces instruments peuvent peuvent faire des milliers de mesures à l'heure.
  • La salinité, la température, et la profondeur (pression) peuvent être utilisées pour calculer la densité, facteur important pour comprendre la circulation verticale de l'eau de mer.
  • La salinité est plus élévée à la surface des eaux chaudes et tropicales, où il y a plus d'évaporation que de précipitation. Elle est la plus basse où il y a de grandes entrées d'eau douce des fleuves.

Il n'y a pas d'unité de salinité. (Le PSU ou "practical salinity unit" est une appellation incorrecte bien que fréquemment utilisée.)
 

  • La salinité est approximativement égale au poids, en grammes, des sels dissous par 1000g d'eau de mer. Ce serait la concentration de sels en parties par mille (‰).
  • Les eaux des océans ont une salinité myenne de 35,0. Ceci signifie que 1000g d'eau de mer moyenne contiennent généralement 965g d'eau pure et 35g de sels.
     

     

Salinité des Océans

Salinité Mondiale




 

2. Les sels sont des ions.

 

Les cations ont une charge électrique positive et les anions ont une charge électrique négative. Les sels sont électriquement neutres parce que la charge des cations et anions est opposée et égale.

 

Lorsque les sels sont dissous dans de l'eau, ils se décomposent en cations et anions. Voici deux exemples:

 

  • Le chlorure de sodium, NaCl, se décompose en Na+ et Cl-.
  • Le sulphate de magnésium, MgSO4, se décompose en Mg2+ et SO42-.
     

 

3. Six ions majeurs composent plus de 99% des sels dissous dans l'eau de mer.


Ce sont les ions de sodium (Na+), de chlorure (Cl-), de sulphate (SO42-), de magnésium (Mg2+), de calcium  (Ca2+), et de potassium (K+).


 

4. Tous les éléments de la nature (non produits par l'homme) se trouvent dans l'eau de mer.


Certains, cependant s'y retrouvent en très faible concentration. Ex.

 

  • Fer, 0.06 parties par milliard (ppm)
  • Plomb, 0.002 ppm.
  • Or, 0.005 ppm.
  • Protactinium, 0.00000005 ppm.

 

5. Les ions majeurs sont constants. Cela veut dire, qu'ils sont en proportion contante ave les autres ions et ave la salinité, dans la plupart des régions océaniques.
 

Autrement dit, les sels de mer ont une composition constante. Ils sont presque toujours 55% d'ions de sodium, 31% d'ions de chlorure, 8% d'ions de sulfates, 4% d'ions de magnésium, 1% d'ions de calcium et 1% d'ions de potassium.

 

L'exception majeure se présente lorsque l'eau douce et l'eau de mer se mélangent. L'eau des rivières a une composition différente de  l'eau de mer. Par exemple, elle contient plus d'ion de calcium.

 
6. Les sels de mer proviennent principalement des roches: les cations de la surface des sols et les anions de l'intérieur des terres. 


La décomposition atmosphérique des roches est un processus lent opéré par l'eau, sous l'effet du dioxyde de carbone, ce qui tend à augmenter l'acidité


Il n'y a pas assez d'anions dans les roches volcaniques pour être une source de minéraux pour l'eau des océans. Les roches sédimentaires en fournissent. 


  • Les rivières transportents les ions dissous vers l'océan.
  • Malgré la probabilité que la décomposition atmosphérique ait été plus rapide à l'origine de la terre,  il faudrait aujourd'hui seulement 8 à 260 millions d'années pour remplacer tous les sels de mer par l'eau des rivières qui se jettent dans l'océan.
  • Le temps nécessaire pour remplacer totalement les ions dans l'eau de mer par des ions provenant des rivières s'appelle le 'temps de résidence'.
  • Ce temps de résidence étant plus court que la durée de la terre, il doit y avoir des processus qui diminuent les sels des océans pour empêcher qu'ils deviennent toujours plus salés.

 

7. La composition et la concentration des sels des océans sont "constantes". Cela veut dire que les océans n'ont pas changé depuis des millénaires.


Les évidences géologiques indiquent que la concentration et la composition des sels de mer sont demeurées les mêmes depuis au moins 1.5 milliard d'années.

Le niveau de tolérance des bactéries  qui vivaient il y a 3.6 milliards d'années avant l'ère actuelle démontre que la concentration et la composition des sels de mers n'étaient pas très différentes même à cette époque.


Cette constance résulte du fait que le rythme de remplacement des sels est constant, la vitesse de réduction des sels augmentant avec leur concentration

 

Les processus de réduction des sels comprennent:


  • la formation de sédiments (dépôts de sels qui se déposent lorsque l'eau de mer s'évapore
  • l'enterrement de l'eau des sédiments (l'eau entre les grains de sédiments)
  • les sédiments, spécialement les sédiments biologiques, pour Ca2+ (ions de calcium ion) comme le carbonate de calcium
  • de chlorites minérales dans les fentes et fissures des cheminées hydrothermiques, spécialement la formation cheminées. Ce processus enlève le Mg2+ (ion de magnésium).

 
8. La plupart des autres substances (autres que les sels de mer) ne sont pas constantes. Leurs concentration peut varier selon la topologie et la profondeur, grâce principalement à l'absorption et aux rejests faits par des organismes.

 

9. Plusieurs gaz importants ne sont pas constants, comme l'oxygène et le dioxide de carbonne.


L'oxygène de l'atmosphère se dissout à la surface de l'eau de mer. La photosynthèse est aussi une source d'oxygène pour les eaux de surface des océans.


L'oxygène est consommé par la respiration. Il est rare que les animaux et les bactéries utilisent tout l'oxygène sous les eaux de surface qui deviendraient anoxique. Ceci peut arriver seulement si les eaux sont isolées de l'atmosphère d'une manière ou l'autre.

 

Le dioxide de carbone est consommé durant la photosynthèse et relâché durant la respiration. Il peut aussi être échangé avec l'atmosphère.

 

Le dioxide de carbone peut réagir avec l'eau pour former des ions de bicarbonate et carbonate.


CO2 + H2O –› HCO3- + H+ –› CO32- + 2H+

 

Ces réactions contrôlent l'acidité  (pH) de l'eau de mer.

 

Les organismes utilisent les ions de carbonate pour construire les coquilles de carbonate de calcium qui tombent après leur mort pour former des sédiments calcaires.

 

10. Une autre groupe importante de substances non constantes dissoutes dans l'eau de mer sont les nutriments.


Ce sont les fertilisants essentiels pour les plantes et les algues des eaux de mer.


Les nutriments majeurs sont les nitrates, les phosphates, et les silicates (les derniers étant requis seulement par les organismes siliceux.)


Les nutriments diminuent dans les eaux de surface, où il y a des plantes qui poussent, et se retrouvent en plus grande concentration dans les eaux profondes, C'est là où les déchets de décomposition des animaux et des plantes se retrouvent.





Composition détaillée de l'eau de mer

Salinité = 3.5%


Pour un listing encore plus complèt des éléments dans l'eau de mer, veuillez consulter cette page.
 

Élement
 
 

Hydrogène H2O

Oxygène H2O

Sodium NaCl

Chlore NaCl

Magnésium Mg

Soufre S

Potassium K

Calcium Ca

Brome Br

Poids
Atomique
 

1.00797

15.9994

22.9898

35.453

24.312

32.064

39.102

10.08 79.909

ppm
 
 

110,000

883,000

  10,800

  19,400

    1,290
       904
           392             411         67.3

Élement
 
 

Molybdène Mo

Ruthénium Ru

Rhodium Rh

Palladium Pd

Argent Ag

Cadmium Cd

Indium In

Étain Sn

Antimoine Sb

Poids
Atomique
 

0.09594

101.07

102.905

106.4

107.870

112.4

114.82

118.69

121.75

ppm
 
 

0.01

0.0000007

.

.

0.00028

0.00011

.

0.00081

0.00033

Hélium He

Lithium Li

Béryllium Be

Bore B

Carbone C

Azote N

Fluor F

Néon Ne

Aluminium Al

Silicium Si

Phosphore P

Argon Ar

Scandium Sc

Titane Ti

Vanadium V

Chrome Cr

Manganèse Mn

Fer Fe

Cobalt Co

Nickel Ni

4.0026

6.939

9.0133

10.811

12.011

14.007

18.998

20.183

26.982

28.086

30.974

39.948

44.956

47.90

50.942

51.996

54.938

55.847

58.933

58.71

0.0000072 0.170

0.0000006

4.450

28.0

15.5

13

0.00012

0.001

2.9

0.088

0.450

<0.00000

0.001

0.0019

0.0002

0.0004

0.0034

0.00039

0.0066

Tellure Te

Iode I

Xenon Xe

Césium Cs

Baryum Ba

Lanthane La

Cérium Ce

Praseodyme Pr

Neodyme Nd

Samarium Sm

Europium Eu

Gadolinium Gd

Terbium Tb

Dysprosium Dy

Holmium Ho

Erbium Er

Thulium Tm

Ytterbium Yb

Lutécium Lu

Hafnium Hf

127.6

166.904

131.30

132.905

137.34

138.91

140.12

140.907

144.24

150.35

151.96

157.25

158.924

162.50

164.930

167.26

168.934

173.04

174.97

178.49

.

0.064

0.000047

0.0003

0.021

0.0000029

0.0000012

0.00000064

0.0000028

0.00000045

0.0000013

0.0000007

0.00000014

0.00000091

0.00000022

0.00000087

0.00000017

0.00000082

0.00000015

<0.000008

Cuivre Cu

Zinc Zn

Gallium Ga

Germanium Ge

Arsenic As

Sélénium Se

Krypton Kr

Rubidium Rb

Strontium Sr

Yttrium Y

Zirconium Zr

Niobium Nb

63.54

65.37

69.72

72.59

74.922

78.96

83.80

85.47

87.62

88.905

91.22

92.906

0.0009

0.005

0.00003

0.00006

0.0026

0.0009

0.00021

0.120

8.1

0.000013

0.000026

0.000015

Tantale Ta

Tungstène W

Rhénium Re

Osmium Os

Iridium Ir

Platine Pt

Or Au

Mercure Hg

Thallium Tl

Plomb Pb

Bismuth Bi

Thorium Th

Uranium U

Plutonium Pu

180.948

183.85

186.2

190.2

192.2

195.09

196.967

200.59

204.37

207.19

208.980

232.04

238.03

(244)

<0.0000025

<0.000001

0.0000084

.

.

.

0.000011

0.00015

.

0.00003

0.00002

0.0000004

0.0033

.

 
Note! ppm= parties par million = mg/litre = 0.001g/kg.

Source: Karl K Turekian: Oceans. 1968. Prentice-Hall


Important! Il faut se souvenir que les lois de l'osmose, diffusion et filtration sont au travail ici. Dans tous les cas, les forces osmotiques attirent l'eau dans la direction d'une concentration plus forte. Les substances dissoutes et les particules (nutriments etc.) se dirigent vers les régions de moindre concentration.


Pour voir une bonne explication au sujet de l'OSMOSE, allez ici:

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


Cela veut dire qu'une solution plus forte n'est pas nécessairement meilleure parce qu'elle encourage la sortie de l'eau des cellules vers la direction extra-cellulaire.

La solution isotonique a l'avantage de normaliser rapidement l'environnement intracellulaire.




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