TSS-01 Ex.04 : Cycle de l`eau et dioxyde de carbone

TS spé
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2016
Ex 1.4 - Le cycle de l’eau et le CO2 atmosphérique
L’eau joue un rôle important dans le climat de la Terre, et pas seulement
sous forme d’océans. Le cycle de l’eau (évaporation des océans,
précipitation, ruissellement et retour aux océans) joue un rôle majeur
dans la régulation de la teneur en CO2 de l’atmosphère et donc dans le
climat global, à l’échelle de temps géologique.
Questions
Document 1 : Érosion de certaines roches
1. Faire le bilan en CO2 de l’érosion des 5 minéraux cités dans le
document. Quels sont ceux dont l’érosion contribue à diminuer la teneur
en CO2 de l’atmosphère, en tenant compte de la concrétion des
carbonates de calcium et de magnésium dans les océans ? Justifier votre
réponse par une équation-bilan globale.
Au contact de l’eau et en présence de CO2, certaines roches subissent
une réaction chimique qui va contribuer à leur érosion. En voici
quelques exemples :
2. En quoi le cycle de l’eau permet-il un enfouissement du carbone
organique ? Cela a-t-il une influence sur la teneur en CO2 de
l’atmosphère.
Anorthite : CaAl2Si2O8 + 2 CO2 + 3 H2O
Al2Si2O5(OH)4 + Ca2+ + 2 HCO3–
3. Rédigez une courte synthèse expliquant l’influence du cycle de l’eau
sur la teneur en CO2 de l’atmosphère. Vous expliquerez pourquoi ces
mécanismes sont inefficaces pour contrer l’augmentation du CO2
anthropique dans l’atmosphère.
Silicates magnésiens : MgSiO3 + CO2
MgCO3 + SiO3
Silicates calciques : CaSiO3 + CO2
CaCO3 + SiO3
Magnésite : MgCO3 + CO2 + H2O
2 HCO3– + Mg2+
2 HCO3– + Ca2+
Calcite : CaCO3 + CO2 + H2O
Remarque : Les silicates constituent 97 % de la croûte terrestre !
Les ions Ca2+, Mg2+ et HCO3– se dissolvent dans les eaux de
ruissellement et finissent dans les océans. Lorsque leur limite de
solubilité est atteinte, ils précipitent en concrétion calcaire ou
magnésienne selon les réactions :
Ca2+ + 2 HCO3–
2+
Mg + 2 HCO3
–
CaCO3 + CO2 + H2O
MgCO3 + CO2 + H2O
L’érosion des roches sur les continents et la précipitation des ions
carbonate dans l’océan s’opposent donc en terme de bilan d’espèces
chimiques produites et consommées.
Correction
1. Anorthite : son érosion consomme 2 CO2, puis en produit 1 lors de la
précipitation des ions HCO3– dans l’océan.
CaAl2Si2O8 + 2 CO2 + 3 H2O
Al2Si2O5(OH)4 + CaCO3 + CO2 + H2O
Cela contribue donc à diminuer la teneur en CO2 de l’atmosphère.
Même raisonnement et conclusion pour les silicates.
En revanche, l’érosion de la magnésite et de la calcite est neutre en CO2
MgCO3 + CO2 + H2O
2 HCO3– + Mg2+
MgCO3 + CO2 + H2O
2. L’eau amène les particules organiques jusqu’à la mer où elle seront
enfouies. Ce carbone provenant du CO2 atmosphérique et n’y retournant
pas, cela a bien un impact sur la teneur en CO2 de l’atmosphère.
3. Synthèse : Arguments à faire figurer.
• Érosion des roches par l’eau, puis concrétion du HCO3– résultant de
cette érosion, au fond des océans.
• Transformation du CO2 en carbone organique par les plantes, puis
lessivage de ce carbone organique jusqu’au océans où il sédimentera
• Ces mécanismes sont beaucoup trop longs (échelle des millions
d’années) pour contrer l’augmentation anthropique très rapide.
Document 2 : Stockage du carbone d’origine organique et
minéral dans les océans
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