Système carbonaté et alcalinité

Le système carbonaté est le principal tampon acido-basique des eaux naturelles, reliant le dioxyde de carbone dissous, le bicarbonate et le carbonate au pH et à l'alcalinité.

Definition

Les équilibres couplés des espèces de carbone inorganique dissous qui tamponnent le pH des eaux naturelles, ainsi que l'alcalinité en tant que mesure de la capacité de neutralisation des acides.

Scope

Ce sujet aborde les équilibres entre le dioxyde de carbone, l'acide carbonique, le bicarbonate et les ions carbonate, la définition et la mesure de l'alcalinité, le pouvoir tampon des eaux naturelles et de l'eau de mer, ainsi que la réponse du système à l'ajout d'acide, de base ou de dioxyde de carbone.

Core questions

• Comment les espèces carbonatées sont-elles distribuées en fonction du pH ?
• Que mesure l'alcalinité et comment est-elle conservée ?
• Pourquoi l'ajout de dioxyde de carbone abaisse-t-il le pH de l'eau ?
• Comment le système carbonaté contrôle-t-il la saturation des minéraux carbonatés ?

Key theories

Équilibre carbonaté et conservation de l'alcalinité

Le carbone inorganique dissous se répartit entre le CO2, le bicarbonate et le carbonate selon des équilibres dépendants du pH, tandis que l'alcalinité, la capacité d'accepteur de protons, est conservée lors des échanges de dioxyde de carbone et assure le pouvoir tampon des eaux naturelles.

Mechanisms

Le dioxyde de carbone se dissout et s'hydrate en acide carbonique, qui se dissocie en deux étapes. L'abondance relative du bicarbonate et du carbonate varie avec le pH, tandis que l'alcalinité reste constante lorsque du dioxyde de carbone est ajouté ou retiré, c'est pourquoi l'absorption de dioxyde de carbone abaisse le pH et la concentration en ions carbonate sans modifier l'alcalinité.

Clinical relevance

Le système carbonaté détermine la capacité tampon utilisée dans le traitement de l'eau et la saturation en carbonate qui contrôle la dissolution du carbonate de calcium ; sa perturbation par le dioxyde de carbone anthropique entraîne l'acidification des océans.

History

Le traitement quantitatif du système carbonaté dans les eaux naturelles a été développé au cours du XXe siècle par la chimie physique et l'océanographie et codifié dans les manuels de chimie aquatique.

Seminal works

• stumm1996
• hoeghguldberg2007

Frequently asked questions

Pourquoi l'alcalinité reste-t-elle constante lorsque du dioxyde de carbone est ajouté ?

L'ajout de dioxyde de carbone modifie la distribution des espèces carbonées et abaisse le pH, mais il n'ajoute aucune charge nette d'accepteur de protons, de sorte que l'alcalinité totale est conservée.