Une hausse des émissions de N2O attendue dans le Pacifique

Départ pour la récoltes d'échantillons dans l'océan pacifique, au large des côtes japonaises. © EPFL

Départ pour la récoltes d'échantillons dans l'océan pacifique, au large des côtes japonaises. © EPFL

L’acidification de l’océan pacifique au nord du Japon provoque une hausse de la production naturelle de protoxyde d'azote (N2O), un gaz à effet de serre également responsable de la destruction de la couche d’ozone. C’est ce qu’indique une étude de chercheurs de l’EPFL, du Tokyo Institute of Technology et de la Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology (JAMSTEC) publiée dans Nature Climate Change.

L’excédent de CO2 dans l’atmosphère modifie le pH des océans. Les récifs coralliens en sont les victimes les plus connues. D’autres processus chimiques aux conséquences environnementales incertaines sont toutefois en jeu. Ainsi, en se référant à une étude parue en 2011 dans Proceedings of the National Academy of Sciences, la communauté scientifique pensait jusqu’ici que l’acidification des océans induisait une baisse de la production naturelle de protoxyde d’azote (N2O), un gaz à effet de serre également impliqué dans la destruction de la couche d’ozone. 

Des campagnes de mesures menées entre 2013 et 2016 près des côtes japonaises viennent toutefois de démontrer que l’inverse était aussi possible. Dans la région subarctique de l’océan pacifique, près de l'île japonaise d'Hokkaidō et l’archipel des Kouriles, le changement de pH des eaux provoque une hausse significative du taux de protoxyde d’azote, aussi connu sous le nom de «gaz hilarant». Sa présence n’a pourtant rien d’amusant: selon des chercheurs de l’EPFL, du Tokyo Institute of Technology et de la Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology (JAMSTEC), si le pH des océans continue de décliner à la même vitesse, soit de 0,0051 unité de pH par an, en raison d’une pollution identique de l’atmosphère, on peut s’attendre à une augmentation du taux de production de N2O dans le Pacifique Nord de 185% à 491% d’ici la fin du siècle. Or, le N2O est un gaz à effet de serre 298 fois plus puissant que le CO2. Cette étude vient de paraître dans la revue Nature Climate Change

Les chercheurs ont effectué leur collecte d’échantillons d’eau sur cinq sites différents, répartis entre le nord du Japon, au climat subarctique, et le sud, au climat subtropical. Les microbes présents dans l’océan consomment de l’ammonium et forment du nitrate. Durant ce processus, ils produisent du N2O. Les chercheurs ont reproduit ce phénomène en laboratoire sur les échantillons d’eau en acidifiant leur pH. Seule la région du Nord a présenté une augmentation significative du N2O. Une différence peut-être due à l’impact du pH sur les mécanismes biochimiques liés à la production du N2O.

«Cette recherche démontre à nouveau que la pollution atmosphérique liée au CO2 vient perturber un cycle biogéochimique très sensible aux changements environnementaux. Notre étude n’est toutefois valable que pour la région du Japon concernée. Il faudrait d’autres mesures pour le confirmer dans d’autres régions du monde», explique Florian Breider, premier auteur de l’étude, chargé de cours et responsable du Laboratoire Central Environnemental (CEL) à l’EPFL. 

Pour le biogeochimiste de formation, une modélisation de ces phénomènes comprenant tous les paramètres environnementaux pourrait aider les scientifiques à orienter les recherches futures. Celles-ci devraient porter sur d’autres molécules que le protoxyde d’azote car de nombreuses inconnues demeurent: «Cette étude montre qu’un gaz à effet de serre peut augmenter la production d’un autre gaz bien plus dangereux quand certaines conditions sont réunies. Il paraît donc important de poursuivre les recherches dans ce domaine.» 

Références

Florian Breider, Chisato Yoshikawa, Akiko Makabe, Sakae Toyoda, Masahide Wakita, Yohei Matsui, Shinsuke Kawagucci, Tetsuichi Fujiki, Naomi Harada, Naohiro Yoshida, «Response of N2O production rate to ocean acidification in the western North Pacific», Nature Climate Change, 11 November 2019.

DOI: 10.1038/s41558-019-0605-7


Source: EPFL