samedi 15 octobre 2016

La baisse du taux de dioxygène atmosphérique s'accélère avec les combustions d'origine humaine

Pour BCPST, CAPES et Agreg
Thèmes : atmosphère, planète Terre, cycle de l'oxygène, cycle du carbone

On parle beaucoup et à juste titre du taux de CO2 atmosphérique (qui dépasse maintenant de manière permanente les 400 ppm). Mais qu'en est-il du dioxygène ? Il est connu que le dioxygène atmosphérique a pour principal origine la photosynthèse dont elle est un déchet. Plus précisément c'est l'excès de photosynthèse par rapport à la respiration des organismes photosynthétiques qui est à l'origine de l'accumulation de dioxygène atmosphérique. Il représente actuellement 21% de la composition de l’atmosphère (par le passé, cette valeur a pu atteindre jusqu'à 35% au Carbonifère). Mais cette valeur subit-elle des modifications depuis récemment ? Car elle dépend non seulement de paramètres biologiques mais aussi géologiques et est dépendante du cycle du carbone car dans le CO2 il y a du carbone mais aussi...de l'oxygène.



A partir de mesures dans de bulles d'air enfermées dans des carottes glaciaires de l'Arctique et de l'Antarctique, des chercheurs américains ont publié une étude complète des rapports oxygène/azote dans un récent Science.  La pression partielle PO2 a diminué de 0,7% durant les derniers 800.000 ans (0,7% des 21%; pas un passage de 21,7% à 21%), sans doute dû à des phénomènes d'origine climatique et géologique. La température de la planète s'est globalement élevée au cours des derniers 800.000 ans (indépendamment de l'action de l'homme jusqu'à une période récente). Cela augmente le taux de piégeage du CO2 par les silicates, formant des carbonates et des argiles. Par exemple avec les plagioclases l'équation bilan est alors s'écrire : 
2 Al2SiO8Ca + 2 CO2 + 4 H2O -> 2 CaCO3 + Si4O10Al4(OH)8 (kaolinite)
Voila donc des atomes d'oxygène du CO2 qui aurait pu contribuer via la photosynthèse à O2 mais qui se trouvent piégés dans des minéraux.
Selon un principe similaire, l'oxydation de la pyrite est aussi facilitée ce qui piège aussi des atomes d'oxygène hors de l'atmosphère.

Mais le point le plus intéressant est que cette baisse s'accélère depuis le siècle dernier qui a lui tout seul représente une baisse de 0,1 %. Cette accélération a sans doute une cause humaine et c'est la combustion du charbon, du pétrole et du gaz qui utilise du dioxygène qui en est la cause. Il y a donc une sorte de boucle positive qui se met en place actuellement : plus il y a de combustion, plus il y a de CO2 atmosphérique, plus il fait chaud et plus de l'oxygène se retrouve piégé dans les minéraux. Le processus participe aussi au passage à limiter l'augmentation du CO2 atmosphérique mais c'est nettement insuffisant pour compenser tout ce qui produisent les activités humaines.

Pas de panique cependant, il reste encore assez d'oxygène pour bien respirer ! La baisse de 0,7% correspond avec la raréfaction de l'oxygène avec l'altitude à une élévation de 100 m au-dessus du niveau de la mer !


Voir article scientifique 
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