Gradient redox - Redox gradient
Pour une couverture plus large de ce sujet, voir : Redox .
Un gradient redox , également connu sous le nom d' échelle redox , est un concept qui explique comment les réactions redox se trient dans l'environnement sur une distance, souvent en profondeur. En d'autres termes, un gradient redox est le tri biogéochimique des réducteurs et des oxydants en fonction du potentiel redox , avec les conditions les plus réductrices en profondeur. Le terme « redox » signifie Réduction-Oxydation, et le terme « gradient » fait référence à la façon dont la série de réactions chimiques se produit dans un ordre spécifique sur une distance spatiale connue, généralement la profondeur. Dans un gradient redox, la réaction chimique la plus énergétiquement favorable se produit à la surface (le « sommet » de l'échelle redox). La réaction la moins favorable énergétiquement (la plus coûteuse énergétiquement) se produit à la profondeur la plus profonde (le « bas » de l'échelle).
Le gradient commence toujours par l'épuisement de l' oxygène , puis se poursuit par paliers avec l'épuisement successif des autres réactifs avec la profondeur. Les gradients redox se forment dans des environnements stratifiés où l' oxygène ne pénètre pas plus profondément que l'environnement de surface immédiat. Les exemples incluent les sols gorgés d'eau , les zones humides , les sédiments marins pélagiques et hémipélagiques et les bassins profonds fermés tels que la mer Noire .
Le terme gradient redox décrit généralement un gradient sur la profondeur de l'eau, des sédiments ou des sols, mais il implique parfois un gradient sur un autre type de distance. Il peut également être utilisé pour décrire un gradient redox global en regardant globalement la surface de la Terre, puisque la Terre en tant que planète a un environnement oxydant à la surface avec un certain type de gradient redox se produisant avec une profondeur sous la surface dans tous les sols, sédiments et plans d'eau . De plus, il peut décrire un gradient redox dans l'espace dans la direction horizontale, comme le long d'une rivière ou d'un ruisseau. Par exemple, il existe un gradient à la fois de pH et de potentiel redox avec la distance de la piscine source dans le canal de sortie de la source chaude de Bison Pool dans le parc national de Yellowstone aux États-Unis.
Dans les plans d'eau connaissant une hypoxie dans les eaux profondes, des gradients redox se produisent sur une plage spécifique de profondeurs d'eau. Par exemple, dans les eaux profondes de la mer Baltique, les scientifiques ont observé un gradient redox distinctif de 65 mètres à 173 mètres de profondeur d'eau, basé sur des mesures de la chimie des sédiments dans la couche supérieure du fond marin ( interface sédiment-eau ) à de nombreuses profondeurs d'eau. .
Les gradients redox dans les sédiments marins peuvent limiter la profondeur à laquelle les animaux fouisseurs peuvent habiter, car l'environnement anoxique des sédiments plus profonds restreint leur respiration et leur survie.
Les gleysols ou les sols à gley comme celui-ci dans le sud de la Forêt-Noire en Allemagne connaissent souvent des gradients redox.
Réactions chimiques le long d'un gradient redox
Les réactions chimiques dans un gradient redox suivent un ordre spécifique, de la réaction la plus énergétiquement efficace au « sommet » ou en surface à la réaction la plus énergétiquement coûteuse au « fond » ou en profondeur dans l'eau, le sol ou les sédiments. Ce qui suit est une liste de réactions dans l'ordre de haut en bas (organismes effectuant la réaction entre parenthèses) :
- Respiration aérobie (aérobies, alias organismes aérobies )
- Dénitrification (dénitrifiants, alias bactéries dénitrifiantes )
- Réduction du manganèse (Réducteurs de manganèse)
- Réduction du fer (réducteurs de fer, alias bactéries réductrices de fer )
- Réduction des sulfates (réducteurs de sulfate, alias bactéries réductrices de soufre )
- Méthanogenèse ( Méthanogènes )
Voir également
- Respiration anaérobie
- Chimiocline
- L'énergie gratuite de Gibbs
- Zone morte (écologie)
- Hypoxie (environnementale)
- Sédiments marins
- Redox
- Potentiel redox
- Reminéralisation
- Interface sédiment-eau
Les références
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