cours 1

Question 1

Composition chimique générale de l’eau

Answer 1

liquide, espèces dissoutes, gaz dissous et solides

Question 2

Composition chimique générale de l’eau: % liquide de la masse de l’eau de mer

Answer 2

eau = 97% de la masse d’eau de la mer

Question 3

Composition chimique générale de l’eau: espèces dissoutes

Answer 3

soluté inorganiques MAJEURS (concentration plus d’un 1 ppm)

soluté inorganiques MINEURS (concentration moins d’un 1 ppm)

soluté organiques

Question 4

Composition chimique générale de l’eau: gaz dissous

Answer 4

gaz inertes (ar, xe)
gaz réactifs (02, co2)

Question 5

Composition chimique générale de l’eau: solides

Answer 5

matière ORganique en suspension (débris d’organismes)

matière INorganique en suspension (minéraux)

Question 6

Classification des phases particulaires ou dissoutes

Answer 6

matière particulaire:
retenue par un filtre de 0,45 micromètre de porosité (0,1-0,7)

matière dissoute: la matière passent au travers un filtre de 0.45 (0.1-0.7)
micromètre de porosité.

Question 7

Le cycle des matériaux dans l’océan (diapo 5): entrée et sortie et recyclage

Answer 7

principaux apports: rivières
autres apports: déposition atmosphérique, sources hydrothermales, soulèvement tectonique

principale sortie: sédimentation
autres sorties: transport vers l’atmosphère, réactions hydrothermales et subduction par mouvement tectonique

Question 8

Évolution de l’océan selon concentration: nom des états

Answer 8

Au début de l’évolution de l’océan, les apports étaient plus grands ou plus petits que la sortie, donc état non stationnaire (concentration fluctue)

a un certain moment, la concentration devient stable car lapport de matériaux est egale a la sortie donc devient en etat stationnaire

Question 9

recyclage des matières dans l’océan en zone euphotique et deux reactions

Answer 9

photosynthèse et oxydation bactérienne

la matière inorganique dissoue
(nutriments, CO2 et métaux)
permettent la photosynthèse car servent de nourriture a MOP

matière organique particulaire (phytoplancton, zooplancton, poisson, mammifère)

Les bactéries oxydantes, notamment celles du groupe des bactéries nitrifiantes et sulfato-réductrices, décomposent la matière organique en oxydant des composés comme les nitrates, les sulfates et d’autres substances. Ce processus libère des éléments nutritifs tels que le phosphore, l’azote et le soufre sous forme inorganique.

Question 10

décrire la circulation océanique mondiale

Answer 10

La circulation profonde débute dans l’océan atlantique, puis l’océan antarctique du nord au sud, puis l’océan indien et puis l’océan pacifique nord au sud

cette circulation profonde se mélange a la matière particulaire (MP) de la surface a la circulation profonde qui donne l’effet de upwelling incluant la matière dissoute (MD)

il y a donc une accumulation constante de l’atlantique nord au pacifique

Question 11

quel est le temps de mélange des océans

Answer 11

1000 ans
(cycle de source deau de l’atlantique vers océan pacifique nord)

Question 12

autre nom de la circulation océanique mondiale

Answer 12

circulation thermohaline mondiale

ou

the great ocean conveyor belt

Question 12

expliquer le temps de résidence théoriquement avec la formule

Answer 12

temps moyen qu’un composé est retenu dans l’océan avant qu’il soit remplacé par un apport
dépend donc de son activité chimique et ou biologique

t définit comme t = A/Q = A/R

Q: taux d’apport (masse/an)
A: masse totale dans l’océan pour un élément donné
R: taux de sortie (masse/an)

a l’état stationnaire, Q = R, ou dA/dt = Q - R = 0

Question 13

matière dissoute (MD) en mer vs rivière
ions principaux

Answer 13

en mer:
Na 468 mmol kg-1
Cl 546 mmol kg-1

en riviere
Ca 0,38 mmol kg-1
HCO3- bicarbonate 0,96 mmol kg-1

Question 13

temps de résidence explication avec croute terrestre

Answer 13

le taux d’élimination du soluté et non son abondance dans la croute terrestre qui contrôle sa concentration dans l’océan

ex: fer peu présent dans la croûte, mais ne s’accumule pas beaucoup dans l’océan a cause de son temps de résidence

le Cl est le 21e plus abondant dans la croute, mais le plus abondant dans l’océan car haut temps de résidence

Question 14

pourquoi certains éléments sont enlevés de la colonne d’eau plus rapidement? (MD)

Answer 14

le pH normal de l’océan est 8
le Fe(OH)3 hydroxyde de fer est peu soluble dans l’eau, car il a un pH similaire a l’eau
ce qui entraîne une précipitation rapide du fer sous forme de particules solides

Question 14

Nommer les 6 éléments qui représentent 99% de la masse totale de sel dissous

Answer 14

Chlorure Cl- : 19.20 g
Sodium Na+: 10,62 g
Sulfate SO42-: 2,66 g
Magnésium Mg2-: 1,28 g
Calcium Ca2+ : 0,40 g
Potassium K+ : 0,38 g
Autres: 0,25 g

Question 15

Composition de l’eau de mer selon l’abondance

Answer 15

Constituants majeurs : déterminent la salinité
Constituants mineurs : intervention mineure dans la salinité, mais rôle majeur dans l’environnement océanique tel que dans les réactions et échanges biochimiques (ex : fer)
Attention : discriminer la forme chimique, ions, gaz et éléments particulaires

Question 15

La nature conservatrice des ions majeurs vs non conservatifs

Answer 15

Constituants conservatifs :
on les retrouve en proportion constante, long temps de résidence jusqua 10^8 ans, matériaux dissous les plus abondants de l’océan, tres bien mélangés et en fortes concentrations

constituants non conservatifs : court temps de résidence ( moins de 10 x temps de mélange des océans), associés avec cycles saisonniers et transformations biologique/ chimiques ou a des cycles géologiques courts, mal mélangés et présents en plus faibles concentrations

Question 16

Exceptions a la loi des proportions constantes :

Answer 16

Mer marginale et estuaire : proportions d’ions dans les rivières et mers marginales sont significativement différentes de celles retrouvées dans les eaux de la haute mer. La décharge des rivières peut avoir un impact local sur les proportions des ions dans les eaux côtières. On trouve souvent des variations importantes de concentrations entre la salinité de 2-15
Différence
Na/K : océan 45,6 vs riviere 6
Mg/ca: 5,22 / 0,42
Na/ca: 45,9/ 0,8
Camg/hCO3: 26,64/ 0,59

estuaire = endroit ou se mélange l’eau douce avec l’eau de mer
sa concentration peut changer beaucoup, car composition chimique des rivieres et eau de mer sont tres différentes

Question 17

Décrire la loi des proportions constantes (the law of constant proportions)

Answer 17

Un élément de l’eau de mer est conservatif si le ratio de sa concentration a la salinité (chlorinitè) est constant, bien que sa concentration puisse varier d’un endroit a l’autre dans l’océan
Le ratio d’un élément conservatif a un autre élément conservatif sera également constant
Les ions majeurs suivent donc la loi des proportions constantes (the law of constant proportions)
Les éléments conservatifs sont conservatifs puisqu’ils ont une très faible réactivité chimique et biologique et leurs distributions a l’intérieur de l’océan ne sont déterminées que par le mélange physique

Question 18

Qu’est ce que la chlorinité

Answer 18

Masse (g) des halogènes contenus dans un kg d’eau de mer, les ions Br- et I- étant remplacés, nombre par nombre, par des ions Cl-

Question 19

Exception a la loi des proportions constantes: évaporites

Answer 19

formation d’évaporite lorsque l’apport en eau est plus petite que la sortie d’eau (les salières ou le sel est produit)

évaporation est plus grand que l’apport d’eau, donc concentration des ions majeurs est plus grand que leur solubilité, donc précipitent et deviennent des sédiments en prfondeurs

ex: CaCo3, CaMg(CO3)2 dolomite, CaSo42H20 (gypsum), Nacl

Question 20

Exception a la loi des proportions constantes: lister les phénomènes

Answer 20

mer marginale et rivière

évaporite

cheminées hydrothermales

Question 21

Exception a la loi des proportions constantes: cheminées hydrothermales définition

Answer 21

les bassins océaniques sont parcourus par des chaines de montagnes sous-marines (dorsales océaniques). les cheminées sont situées sur les dorsales océaniques, car il y a plus fractures a cet endroit du aux mouvements plaques tectoniques Ces cheminées se développent lorsque l'eau de mer, pénétrant dans les fissures du fond marin, est chauffée par le magma sous-jacent, ce qui la fait ressortir chargée de minéraux dissous. En atteignant l'eau froide de l'océan, ces minéraux précipitent et forment des colonnes rocheuses, appelées cheminées. Fumeur : Un "fumeur" est un type spécifique de cheminée hydrothermale. Il peut être qualifié de fumeur noir ou fumeur blanc, selon les types de minéraux et d’éléments chimiques éjectés. Fumeur noir : Produit des panaches de particules sombres, riches en sulfures métalliques comme le fer et le soufre, qui donnent à l'eau une couleur noire. Fumeur blanc : Émet des panaches plus clairs, souvent composés de silicates et de composés de calcium et baryum, donnant un aspect blanchâtre.

Question 22

Exception a la loi des proportions constantes: cheminées hydrothermales composition

Answer 22

Li, K., RTb, Ca, Ba Mn et Si élevé dans le fluide hydrothermales du Galapagos vs Mg et So42- faible dans ce fluide hydrothermale

Question 23

Est-ce que il y a une méthode relativement simple pour distinguer l'effet du mélange physique de les effets des processus biogéochimiques?

Answer 23

Pour déterminer si un élément de réactivité inconnue est conservatif ou non pendant le mélange estuarien est de le tracer par rapport a un autre élément conservatif ou propriété conservative comme salinité

Question 24

explication du graphique de mélange: identification de la réactivité

Answer 24

les graphiques de mélange montrent la ligne de dilution théorique LDT qui joint les concentrations de propriété observée initialement dans les eaux qui se mélangent cette ligne donne une droite qui décrit un comportement conservatif et non réactif (ex: Na+, k+, Ca+ et So42-) Si les données mesurées dans les eaux mélangées dévient de cette droite, on observe un comportement non conservatif qui montre que la propriété subit des transformations (elle est réactive) si la donnée mesurée est au dessus de la LDT, il y a un ajout vs si elle est en dessous, il y a un processus d'enlevement la concentration est observée toujours dans le sens de la rivière a l'océan

Question 25

utilité des graphiques de mélange lors d'identification de la réactivité d'un mélange estuarien

Answer 25

indique si une substance dissoute est réactive ou non dans un estuaire la direction dans laquelle la substance est affectée (gain ou perte) indiquent la région de l'estuaire ou se produit les processus (zone de faibles, moyennes ou fortes salinité)

Question 26

limitation du graphique de mélange

Answer 26

n'indiquent pas le pourquoi et la nature des réactions biogéochimiques qui affectent le paramètre

Question 27

hypothèse du graphique de mélange pour mieux interpréter le graphique

Answer 27

système considéré a l'état stationnaire (endmembers fluviaux et marins ne change nt pas avec le temps) système simple a une boite (une entree et sortie) un seule source marine et une seule source terrigène

Question 28

formule pour le graphique de mélange

Answer 28

C* = concentration prévue de fortes salinité (entre 30 et 40) si le composé était conservatif Co= endmembre de la riviere C* - Co = montant éliminé ou ajouté

Question 29

exemple conservatif ou non graphique de mélange

Answer 29

estuaire TAMAR conservatif ( eau de mer est plus grand que eau douce) Aucun ajout ni enlevèment, droite LDT une portion dans le TAMAR est non conservatif (ajout et enlevement ala fois) selon la region fjord du Saguenay est non conservatif, car il y a de l'enlevement la donnée est en dessous du LDT, meme chose pour rhone river en france mais ajout

Question 30

profil type conservatif des solutés inorganiques dissous

Answer 30

constant d'un endroit et a un autre et constant selon la profondeur

Question 31

décrire les différents profils verticaux des éléments chimiques dans l'océan

Answer 31

profil type conservatif des solutés inorganiques dissous profil scavenging

Question 32

profil scavenging de solutés inorganiques dissous

Answer 32

métaux-traces montrant ce type de profil se caractérisent par enrichissement en surface et une déplétion avec la profondeur présentent des entrées de matières a partir de l'atmosphere, des rivieres ou de la terre et les éléments sont rapidement enlevés de l'eau de mer temps de résidence tres court (une centaine a un millier d'années) éléments ayant plusieurs états d'oxydation, donc élements solubles peuvent devenir insoluble s'ils sont oxydés

Question 33

profil d'éléments nutritifs

Answer 33

épuisement de l'élément en surface et un enrichissement en fonction de la profondeur éléments enlevés des eaux de surface par le plancton ou par la production de matière organique et éléments regénérés dans les eaux plus profondes lorsque la matière organique produite est oxydée par les bactéries les métaux traces nutritifs sont peu affectés par le scavenging dans l'océan profond et leurs concentrations vont augmenter tout au long du trajet des eaux et leur vieillisement au sein de la circulation thermohaline globale

Question 34

profil avec un maximum a mi profondeur

Answer 34

lié a une cheminé hydrothermale: exemple du manganèse dans l'océan pacifique concentration faible sauf a une profondeur précise

Question 35

définition des solides et composition

Answer 35

matériel retenu par filtre de 0,45 um de porosité composition de la matiere particulaire en suspension (MPS) trois sources principales: - apports terrigènes (apport fluviaux et apports atmosphériques) -apports issus de la production primaire -resuspension des sédiments

Question 36

distrubution de la MPS dans les milieux marins dans le cas de l'estuaire du St-Laurent

Answer 36

voir graphique d43 selon couches: superficielle, intermédiaire et profonde profil vertical moyen des concentrations de matières en suspension dans la colonne d'eau de l'estuaire maritime couche de surface enrichie en production primaire, apports fluviaux et apports atmosphériques couche intermédiaire pauvre couche profonde enrichie (remise en suspension) la distribution de la MPS dépend de la nature des particules et dynamique environnementale

Question 37

distribution de MPS dans les milieux marins: concentration en MPS dans l'estuaire du St-Laurent par télédétection

Answer 37

MPS dans l'estuaire moyen plus élevé que dans l'estuaire maritime et golfe grâce a l'apport des rivières la distribution est très hétérogène dans l'estuaire maritime et golf, plus élevé près de la côte qu'au large de la côte grâce a l'apport des rivières

Question 38

take home messages composition chimique de l'océan vs rivière

Answer 38

La composition chimique de l'eau de mer (principalement Na+, Cl-) est très différente de celle de l'eau de rivière (principalement Ca2+ et HCO3 2-) en concentrations absolues et en concentrations relatives.

Question 39

take home messages temps de résidence

Answer 39

temps de résidence (réactivité biogéochimique), au lieu de l'abondance dans la croûte terrestre, qui contrôle principalement la concentration d'un élément dans l'océan.

Question 40

take home messages graphique de mélange

Answer 40

Les proportions d'ions majeurs dans l'eau de mer sont constantes. * Le graphique de mélange permet de déterminer si un élément est conservatif lors de son transit dans un estuaire

Question 41

take home message profil vertical

Answer 41

Chaque profil vertical raconte une histoire sur les sources, les puits et/ou la réactivité biogéochimique d'un élément dans l’océan