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Thèse


Spéciation et réactivité du mercure dans le système fluvio-estuarien girondin

Soutenue
le 23-10-2008

Par
Sabine CASTELLE

Directeur(s) de thèse
Gérard Blanc / Jörg Schäfer

Membres du jury
Daniel COSSA, Directeur de Recherches (IFREMER Toulon), rapporteur
Laurent CHARLET, Professeur (Univ. de Grenoble), rapporteur
Marina COQUERY, Directeur de Recherches (CEMAGREF Lyon), examinateur
Francis GROUSSET, Directeur de Recherches, directeur de l'OASU, président du jury
Gérard BLANC, Professeur, Co-directeur de thèse
Jörg SCHÄFER, Maître de Conférences HDR, Co-directeur de thèse

Résumé
Ce travail présente un premier bilan quantitatif des principaux processus contrôlant le cycle de Hg (distribution, spéciation, dynamique) dans l'estuaire de la Gironde, affecté par une contamination historique. Des extractions sélectives sur des sédiments et des matières en suspension du système Lot-Garonne-Gironde, indiquent que ~70 % du flux en Hg (100-800 kg.an-1) est lié à des phases organiques et sulfurées. L'observation de Hg effectuée dans les différents compartiments (colonne d'eau, air, sédiments) tient compte de la variabilité spatiale et temporelle à multiples échelles ainsi que des gradients géochimiques estuariens. Les profils le long du gradient de salinité (9 profiles) montrent une augmentation (facteur 2 à 5) des concentrations en Hg dissous (niveau de base ~1 ng.L-1) dans la zone de turbidité maximale (ZTM), attribuée à la dégradation d'une phase porteuse majeure : la matière organique. Les niveaux de méthyl-mercure dissous (MeHgD) de la colonne d'eau sont en général faibles (<0,05 ng.L-1) mais peuvent atteindre jusqu'à 0,5 ng.L-1 dans les conditions les plus turbides. La relation entre MeHgD et la turbidité s'explique par la dégradation bactérienne de phases porteuses ou par la méthylation in situ de Hg, la photodégradation de MeHg étant négligeable. L'augmentation systématique de MeHg particulaire à l'embouchure suggère son accumulation dans le phytoplancton, particulièrement intense entre Mai et Septembre, période de forte production primaire. Des profils verticaux à haute résolution spatiale dans les sédiments du chenal de navigation, des zones non draguées et de l'estran ont dévoilé une augmentation des teneurs en Hg dissous, mais surtout en MeHgD (jusqu'à 2 ng.L-1) directement sous l'interface. L'évolution en parallèle des paramètres indiquant la sulfato-réduction (déficit de sulfates) et la ferri-réduction (Fe dissous) suggère des processus de methylation biotique de Hg et/ou de libération de MeHg par dissolution des oxy-hydroxydes de Fe. Des expérimentations d’incubation de sédiments non perturbés avec traçage isotopique (199Hg) ont permis d'estimer la vitesse de méthylation à 0,012 %-Hg méthylé.h-1. Les flux vers la colonne d'eau par diffusion ont été évalués à 0,1 pour HgD et 0,08 kg.an-1 pour MeHgD, ce qui est très inférieur aux apports fluviaux (35 kg.an-1 et 1,4 kg.an-1). Les activités de dragages déplacent et remettent en suspension ~1100 kg.an-1 de Hg et 3,2 kg.an-1 de MeHg, associés aux sédiments réduits dragués. Si cette activité peut localement et temporairement modifier les distributions de Hg dans la colonne d'eau, leur impact sur le bilan global de l'estuaire semble faible. Dans les eaux de surface, des cycles diurnes de concentration en Hg gazeux dissous (DGM) ont été attribués à la photo-réduction de Hg(II) en Hg°. Au-delà de la variabilité du rayonnement solaire, la turbidité contrôle la pénétration de la lumière dans eau, et par conséquent, le cycle de Hg° dissous est fortement lié à l'ampleur et la position de la ZTM. Les flux journaliers vers l'atmosphère indiquent que la surface de l'estuaire est une source de Hg° en été, et un puits en hiver en période de forte turbidité. A l'échelle annuelle, l'évasion de Hg° à l'interface eau-atmosphère (~ 4 kg.an-1) est compensée par la déposition (5-8 kg.an-1).

Mémoire en ligne
http://www.theses.fr/2008BOR13645
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