Dissertations / Theses: 'Biogéochimique'

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Gorgues, Thomas. "Modélisation biogéochimique du pacifique équatorial." Paris 6, 2006. http://www.theses.fr/2006PA066468.

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Abstract:

Le Pacifique équatorial est la source océanique la plus importante de CO2 atmosphérique et l’écosystème de cette région module cette source. De ce fait, décrire l’impact de la variabilité du Pacifique équatorial sur la biogéochimie revêt une importance particulière. Le modèle de dynamique océanique et le modèle de biogéochimie marine utilisés dans cette thèse ont montré une sensibilité significative à la prise en compte des détroits indonésiens qui agissent sur la profondeur de la thermocline/nutricline. En tenant compte de ces détroits, nos simulations ont mis en évidence une structuration de l’écosystème par les tourbillons équatoriaux liés aux ondes tropicales d’instabilités. De plus, ces tourbillons affaiblissent en moyenne la concentration de fer à l’équateur, diminuant ainsi la production nouvelle. Les efflorescences simulées de l’année 1998 confirment ce résultat malgré une composition phytoplanctonique inhabituelle confortée par des résultats dérivés d’observations.

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Roulier, Marine. "Cycle biogéochimique de l'iode en écosystèmes forestiers." Thesis, Pau, 2018. http://www.theses.fr/2018PAUU3026/document.

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Abstract:

En raison de leur accumulation possible dans la glande thyroïde, les radio-isotopes de l'iode, 131I (t1/2 = 8,07 jours) et 129I (t1/2 = 15,7 106 ans), sont préoccupants pour la santé humaine. En raison de sa longue demi-vie, 129I est également d’une importance radio-écologique majeure du fait de son intégration potentielle au cycle biogéochimique naturel de son isotope stable (127I). Les forêts dont la surface couvre près du tiers du territoire en France et en Europe, se caractérisent par leur longévité, un haut niveau de recyclage de la biomasse et une forte influence sur les cycles hydrologiques et des nutriments. La végétation forestière peut intercepter puis recycler et accumuler les polluants et radionucléides émis dans l’environnement. Dans ce contexte, des axes de recherche ont été développés dans cette thèse afin de décrire qualitativement et quantitativement le cycle de l’iode et améliorer les prédictions à long-terme du comportement de 129I dans les écosystèmes forestiers.Les pluies constituent une source majeure d’iode pour les sols et la végétation forestière, les quantités apportées dépendant de la distance côtière et de la pluviométrie. La végétation modifie les quantités et la spéciation de l’iode apporté par les pluies. L'humus représente un compartiment d'accumulation provisoire d'iode associé à la matière organique. Ce compartiment constitue également une zone de réémission possible de l’iode par lessivage lors d’évènements pluvieux et/ou par volatilisation. Cette thèse a montré que les teneurs d'iode dans les sols forestiers dépendaient à la fois des apports atmosphériques et des chutes de biomasse, mais également de la capacité du sol à fixer l'iode. Ainsi, les conditions environnementales conduisant à une accumulation de matière organique et la présence d’(hydr)oxydes métalliques dans les sols favorisent la rétention de l’iode. A l’échelle de la placette forestière, le sol constitue le principal réservoir en iode (~99,9%). Du fait de la proportion d'iode au sein des arbres (< 0,03% du stock total en iode), les quantités d’iode recyclées par la végétation sont faibles, l’iode n’étant pas un oligo-élément pour les végétaux. Ainsi ces travaux de thèse ont permis de combler le manque de données relatives d’une part à la répartition de l’iode au sein des écosystèmes forestiers et d’autre part, aux processus de réémissions (lessivage et volatilisation) liés à la dégradation de la matière organique. Les données générées par cette thèse permettent de mieux appréhender la modélisation du cycle de l’iode dans cet écosystème forestier As radioisotopes of iodine may concentrate in thyroid gland, 131I (t1/2 = 8.07 days) and 129I (t1/2 = 15.7 106 years) are of health concern. 129I is of major radioecological importance because it can potentially integrate natural biogeochemical cycle of its stable isotope (127I) due to its long half-life. Forests, characterized by their longevity, a high biomass turnover and a strong influence on hydrological and nutrients cycles, can intercept, recycle and accumulate a significant amount of pollutants and radionuclides released into environment. In this context, research developed in this thesis had the purpose of correct long-term prediction of iodine behaviour in forest ecosystems.Rainfall appears to be a significant input flux of iodine in forest soils and vegetation, depending on coastal distance and precipitation amount. Forest canopy modifies quantities and speciation of iodine initially present in rainfall. Humus would act as temporary iodine accumulation layer through its association with organic matter. However, humus layer also behaves as potential iodine mobilisation source by leaching and/or volatilization. This thesis has demonstrated that iodine levels in soils depend both on its atmospheric and litterfall inputs, but also on the soil's ability to fix iodine. Thus, environmental conditions characterized by organic matter accumulation and presence of metal (hydr)oxides in soils promote iodine retention. Thereafter, soil is the main iodine reservoir at the forest plot scale (~99.9%). Given small amounts of iodine in the trees (<0.03% of the total iodine stock), recycling of iodine by vegetation is low, iodine being not an essential element for vegetables.This thesis contributes to fill some gaps in the knowledge of iodine distribution within forests and on the processes of iodine reemission related to organic matter degradation. Data generated by this thesis help to better understand the modeling of iodine cycle in this forest ecosystem

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Dedieu, Karine. "La dynamique biogéochimique de l'oxygène dans les sédiments des milieux littoraux : étude par microélectrodes in-situ et modèle biogéochimique." Paris 6, 2005. http://www.theses.fr/2005PA066019.

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Davies, Joanne E. "Le cycle biogéochimique du manganèse en Méditerranée occidentale." Paris 11, 1989. http://www.theses.fr/1989PA112217.

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Abstract:

Les objectifs de cette thèse sont de comprendre la distribution du manganèse dans les eaux de surface (0 - 200 m) de la Méditerranée Nord-occidentale et d'étudier l'impact de l'apport atmosphérique sur sa distribution. L'eau de mer et les échantillons de particules en suspension ont été collectés à deux sites dans la mer Ligure au cours de dix campagnes d'échantillonnage entre mai et octobre 1988. Les pièges à particules ont opéré aux mêmes sites à 200 m de profondeur pendant cette période. A la station située à 20 km de Calvi, le flux atmosphérique de 1987, mesuré par d'autres chercheurs, était suffisant pour être considéré comme la source majeure de l'aluminium particulaire (traceur des aluminosilicates) et du manganèse réfractaire mesurés dans les pièges à particules. A des échelles de temps plus courtes, la relation entre la fonction d'entrée (atmosphère) et de sortie (pièges à particules) varie selon les dynamiques temporelles propres de chaque flux. Le flux de particules dans la colonne d'eau dépend principalement de l'activité biologique. La concentration en manganèse dissous varie de presque trois ordres de grandeur de 1986 à 1988. La source dominante du manganèse dissous est l'ensemble des processus d'advection-diffusion à partir de la côte. La partition entre manganèse dissous et particulaire est gouvernée par la quantité de particules et le temps de contact entre les phases. Les apports atmosphériques importants sont caractérisés par un accroissement significatif de la phase particulaire. Au site de Villefranche (35 km au large), un apport atmosphérique majeur de poussières sahariennes a causé un accroissement notable des concentrations de manganèse particulaire et dissous dans les eaux de surface. L'accroissement en manganèse dissous a disparu en dix jours, tandis que les concentrations en manganèse particulaire sont restées élevées pendant plus de trois semaines. Nous montrons aussi que cette disparition rapide du manganèse des eaux de surface est due à l'adsorption (scavenging) sur du matériel particulaire qui sédimente, plutôt qu'à des mélanges verticaux des masses d'eau.

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Muller, John. "Etude du cycle biogéochimique du sélénium dans l'environnement." Nantes, 2008. http://www.theses.fr/2008NANT2082.

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Abstract:

Le but de ce travail est de déterminer le cycle biogéochimique du sélénium, et plus particulièrement des sélénites, dans un environnement proche de la surface. Pour cela, nous avons réalisé des études de sorption sur différentes phases minérales en système mono et multi-phasiques. Nous avons également réalisé des expériences pour étudier le devenir du sélénium dans un système-sol_plantes_microorganismes. (i) Les expériences de sorption des sélénites sur différentes phases minérales ont validé la méthode dite des « membranes de dialyse » et ont montré qu'il n'y avait pas d'additivité des capacités de sorption dans des systèmes à plusieurs phases minérales. La présence de Si aqueux relâché par la bentonite réduit la sorption du Se sur la goethite en occupant les sites de sorption. (ii) L'étude de l'influence des substances humiques (HA, FA) sur les capacités de sorption des différentes phases minérales vis-à-vis des sélénites a montré que ces substances diminuent la sorption du Se sur la goethite. De plus, ces expériences ont montré que les HA/FA ne complexent pas le sélénium. (iii) Les expériences « rhizoplants » nous ont permis de calculer des facteurs de transfert du Se des sols vers le ray-grass. Une application de ces facteurs de transfert dans un scénario de migration et de transfert du Se à partir d'un site de stockage des déchets HAVL, a donné une dose effective annuelle vers l'Homme comprise entre2,3 x 10-6 et 5,9 x 10-6 Sv. An-1 The aim of this work is to determine the biogeochemical cycle of selenium, especially selenites, in a subsurface environment. To do so, we studied Se sorption on different mineral phases in single or multi-phase systems. We also conducted experiments to investigate the fate of selenium in a soil-plants microorganisms system. (i) Sorption experiments of selenites on different mineral phases validated the « dialysis membranes » method and showed that there was no additivity of the sorption capacity in systems composed of several minerals phases. The presence of aqueous Si released by bentonite reduced Se sorption on goethite by occupying the sorption sites. (ii) The study of the influence of humic substances (HA, FA) on the sorption capacities of different mineral phases has shown that these substances decrease Se sorption on goethite. Moreover, these experiments have shown that HA/FA do not complex selenium. (iii) « Rhizoplants experiments allowed us to calculate transfer factors of soil Se toward rye-grass. In a scenario of migration and transfer of Se from a radioactive waste disposal, the application of these transfer gave an annual effective dose to Humans comprised between 2,3 x 10-6 and 5,9 x 10-6 Sv. Y-1

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Le, Thi Phuong Quynh. "Fonctionnement biogéochimique du Fleuve Rouge (Nord-Vietnam) : bilans et modélisation." Paris 6, 2005. http://www.theses.fr/2005PA066217.

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Amouroux, David. "Etude du cycle biogéochimique du selenium à l'interface océan-atmosphère." Bordeaux 1, 1995. http://www.theses.fr/1995BOR10631.

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Abstract:

Une etude du cycle biogeochimique du selenium a l'interface ocean-atmosphere a ete realisee. La speciation des formes volatiles du selenium dans les eaux marines a pu etre mis en uvre par le developpement et l'utilisation d'une technique analytique de piegeage et separation moleculaire thermique couplee a un detecteur atomique specifique (absorption, fluorescence). Le role de la productivite biologique et de la reactivite photochimique dans la zone euphotique sur la distribution des composes volatiles du selenium a ete aborde par des mesures en milieu marin et des experimentations au laboratoire. Enfin, les flux de selenium de l'ocean a l'atmosphere ont pu etre determines pour deux cosystemes marins (mediterranee orientale, gironde). Une generalisation des resultats obtenus montre que les emissions marines en phase gazeuse representent certainement la source majeure de selenium atmospherique. Ces processus de volatilisation contribuent ainsi de maniere significative a l'elimination du selenium des environnements aquatiques

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Mosseri, Julie. "Cycle biogéochimique du silicium et contrôle de la pompe biologique." Aix-Marseille 2, 2006. http://theses.univ-amu.fr.lama.univ-amu.fr/2006AIX22053.pdf.

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Abstract:

Le cycle biogéochimique du silicium en milieu océanique a été étudié dans l’Océan Austral sur le plateau des îles Kerguelen naturellement fertilisé en fer (programme KEOPS) et en Atlantique nord-est dans une zone frontale de transition des régimes de production (programme POMME). Les données acquises dans le cadre du programme KEOPS concernent les stocks et les flux de production de la silice biogénique attribuables aux diatomées dans la couche de surface. L’impact du fer sur l’utilisation du silicium par les populations naturelles de diatomées est analysé. Les résultats obtenus mettent en évidence le rôle du fer sur l’absorption d’acide silicique par les diatomées. Dans la zone naturellement fertilisée, les diatomées présentent des affinités plus élevées pour l’acide silicique leur permettant d’exploiter efficacement des concentrations faibles et limitantes de ce sel nutritif. Par ailleurs, ce travail permet d’observer l’impact du fer sur les compositions spécifiques et les compositions élémentaires des communautés de diatomées. Dans la zone fertilisée, les diatomées sont, comparativement à la zone HNLC du large, composées d’espèces plus faiblement silicifiées et présentent des rapports de production ρSi:ρC et ρSi:ρNO3 relativement typiques de diatomées en conditions nutritionnelles favorables. Néanmoins, l’analyse à l’échelle saisonnière de la consommation des sels nutritifs témoigne d’une très faible utilisation des nitrates. Les résultats montrent que le bloom de diatomées utilise en grande partie de l’ammonium comme source azotée, produit par une communauté hétérotrophe active. Les données acquises dans le cadre du programme POMME concernent les flux d’exportation de la silice biogénique et lithogénique dans la zone mésopélagique de part et d’autre d’une zone frontale séparant deux régimes de productions distincts (i. E. Mésotrophie versus oligotrophie). Les résultats permettent d’obtenir un bilan des flux annuels d’exportation de BSi/LSi dans cette zone du bassin nord-est de l’Atlantique. Il apparaît que les flux d’exportation de BSi sont relativement faibles en relation avec la limitation de la production siliceuse en surface. D’autre part, la variabilité spatiale observée des flux d’exportation de BSi va à l’encontre du gradient de production en surface ; des processus d’advection sont évoqués pour expliquer ces observations. De façon globale, le fonctionnement des systèmes KEOPS et POMME est décrit à partir d’une analyse combinée de la structure des réseaux trophiques et des flux biogéochimiques dans ces systèmes. En particulier, le devenir de la matière produite est discuté pour comprendre les caractéristiques de la pompe biologique. Ce travail, en combinaison avec une analyse du bilan de production et d’exportation de silice biogénique dans l’Océan global permet de discuter du rôle des diatomées dans la pompe biologique de carbone. On a pu mettre en évidence que si les diatomées jouent un rôle important dans l’exportation quantitative de matière (i. E. Intensité de la pompe biologique), elles ne sont pas pour autant efficaces dans ce processus d’exportation par rapport à leur production (i. E. Efficacité de la pompe biologique) The oceanic biogeochemical silicon cycle was studied in the Southern Ocean on the naturally iron enriched Kerguelen plateau (KEOPS program) and in the northeast Atlantic in a frontal zone of production regime transition (POMME program). Data obtained as part of the KEOPS program are stocks and production fluxes of biogenic silica attributable to diatoms in the surface layer. The impact of iron on silicon utilization by natural diatom populations is analysed. Results underscore the role of iron on silicic acid uptake by diatoms. In the naturally iron-enriched area, diatoms have higher affinities for silicic acid which allows them to efficiently exploit low and limiting concentrations of this nutrient. In addition, this work provides evidence of the iron impact on the specific and elemental composition of diatom communities. By contrast with the HNLC offshore area, the diatom assemblage of the naturally iron enriched area is composed by more lightly silicified species and has Si:C and Si:NO3 uptake ratios quite typical of diatoms growing in favourable nutritional conditions. However, on a seasonal basis analysis of nutrient utilization shows that nitrate utilization is very low. Results show that the diatom bloom utilizes predominatly ammonium as its nitrogen source, which is produced by an active heterotrophic community. Data obtained as part of the POMME program are the export fluxes of biogenic and lithogenic silica in the mesopelagic layer from each part of the frontal zone dividing two distinct production regimes (i. E. Mesotrophy versus oligotrophy). Results provide an annual estimate of BSi/LSi export in this area of the northeast Atlantic Basin. BSi export fluxes are relatively low in relation to the limitation of silica production at the surface. Moreover, the spatial variability of BSi export flux is contrary to the gradient of productivity at the surface ; advective processes are hypothesised to explain these observations. Globally, the KEOPS and POMME system functionning is described from a combined analysis of the food web structure and the biogeochemical fluxes in these systems. The fate of produced matter is discussed to understand the biological pump characteristics. This work, in combination with an analysis of biogenic silica production and export in the Global Ocean puts in perspective the role of diatoms in the carbon biological pump. We found that if diatoms play an important role in the quantitative export of matter (i. E. The biological pump intensity), they are not as efficient in the export process as compared to their production (i. E. The biological pump efficiency)

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Godbillot, Camille. "Réponse biogéochimique des coccolithes du Pléistocène aux variations de pCO2." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2022. http://www.theses.fr/2022SORUS140.

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Abstract:

Des résultats croisés d’études biogéochimiques de cultures in vivo et de modélisations cellulaires ont mis en évidence un lien entre le fractionnement biologique des coccolithes et la concentration en CO2 du milieu de vie de leurs producteurs, les coccolithophoridés. Ces résultats ont ouvert la voie à l’utilisation des effets vitaux des coccolithes comme proxy du CO2 dans le milieu. Toutefois, des biais affectent l’application des calibrations empiriques de culture à des populations naturelles de coccolithes. Ainsi, ce travail cherche à formaliser la fonction de transfert entre les effets vitaux et les [CO2aq] en milieu naturel, qui puisse être appliquée pour reconstruire les pCO2 passées. Nous utilisons pour cela les enregistrements provenant des carottes de glace antarctiques pour quantifier le forçage de la pCO2 sur l’intensité des effets vitaux des coccolithes. Nous mettons notamment en évidence, et discutons, un contrôle des concentrations en CO2 sur la différence isotopique (Δδ18O, Δδ13C) entre coccolithes de différentes tailles produits pendant la pénultième terminaison glaciaire (130-140 ka). Dans un deuxième volet de la thèse, nous appliquons cette fonction de transfert à des coccolithes datant de la transition mi-Pléistocène (800-1250 ka), une période clé de changement climatique, pour laquelle les pCO2 ne sont pas documentées. Nous obtenons un enregistrement de pCO2 avec des amplitudes et des variations cohérentes couvrant l’intégralité de la transition, ce qui accrédite la calibration proposée. Nos travaux permettent d’étayer l’hypothèse d’une sensibilité accrue des calottes glaciaires au forçage radiatif par le CO2 depuis la MPT Results from both in vivo cultures and cell modelling biogeochemical studies have demonstrated a link between the biological fractionation of coccoliths and the CO2 concentration of the living environment of their producers, the coccolithophores. These results have encouraged the use of coccolith vital effects as proxies for the levels of CO2 in the medium. However, a number of biases hinder the application of the empirical calibrations from culture experiments to natural coccolith populations. This work aims at formalizing the transfer function linking the vital effects to the [CO2aq] in natural environments, to be used for the reconstruction of past pCO2. To this end, we use the records from Antarctic ice cores to quantify the forcing of pCO2 on the magnitude of the coccoliths’ vital effects. We evidence, and discuss, a control of CO2 concentrations on the isotopic difference (Δδ18O, Δδ13C) between coccoliths of different sizes produced during the penultimate glacial termination (130-140 ka). The second part of this thesis is dedicated to applying the transfer function to coccoliths from the Mid-Pleistocene Transition (800-1250 ka), a key period of climate change for which pCO2 variations are not documented. The pCO2 record we obtain, which covers the entire transition, exhibits self-consistent amplitudes and variations, thus giving credit to the calibration we present. Our record supports the hypothesis of an increased sensitivity of ice sheets to the radiative forcing of CO2 since the MPT

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Bochet, Olivier. "Caractérisation des hot spots de réactivité biogéochimique dans les eaux souterraines." Thesis, Rennes 1, 2017. http://www.theses.fr/2017REN1S066/document.

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Abstract:

Les processus microbiens ont une importance déterminante dans la dynamique des processus réactifs dans les eaux souterraines. La compréhension de la variabilité spatiale et temporelle de ces phénomènes, et le développement de méthodes expérimentales de terrain, ouvrent de nouveaux champs de recherches et d'applications allant de la remédiation des aquifères contaminés à la compréhension des grands cycles biogéochimiques naturels. Dans le premier volet de cette thèse nous présentons des observations de terrain permettant de comprendre le rôle des fractures sur la formation d'un ''hotspot'' d'activité microbienne en profondeur. Du fait de leur forte réactivité, ces ''hotspots'' peuvent dominer la dynamique biogéochimique des milieux souterrains, malgré leur faible extension spatiale. Nous avons ainsi analyser les conditions de formation d'un tapis microbien par des bactéries ferro-oxydantes à 60 mètres de profondeur sur l'observatoire de Ploemeur (réseau H+) alors que ces phénomènes ont été observé jusqu'à présent en surface. Les résultats de cette étude montrent que des circulations hétérogènes, liées à la structure des milieux fracturés, créent des zones mélanges entre des eaux riches en fer et des eaux oxygénées, à l'origine de ce hotspot microbien. Le deuxième volet de ce travail de thèse a été consacré au développement d'une méthode innovante pour la mesure en continu de l'activité microbienne dans les eaux souterraines. La méthode est basée sur l'utilisation de la Fluoréscéine DiAcétate (FDA) dont le produit de réaction peut être mesuré en continu par un fluorimètre de terrain. Après avoir testé et validé les protocoles sur des solutions enzymatiques et des eaux naturelles en laboratoire, nous avons mis en œuvre cette technique sur le terrain au cours d'expériences de traçages réactifs. Un modèle cinétique nous a permis d'approcher les résultats obtenus en laboratoire, et de comparer nos résultats de terrain aux calibrations effectuées in vitro. Cette méthode ouvre ainsi de nouvelles perspectives pour la caractérisation des processus biogéochimiques sur le terrain Microbial processes play a key role in controlling biogeochemical reactivity in groundwater. The understanding of the spatial and temporal variability of these phenomena and the development of novel experimental field methods, has opened new fields of research and applications, ranging from groundwater remediation to understanding of global biochemical cycles. In the first part of this thesis, we present field observations providing new insights on the role of fractures in the formation of a hotspot of microbial activity. Because of their large reactivity, these hotspots can dominate the biogeochemical dynamics of subsurface systems, despite their small spatial extent. We have thus analyzed the conditions for the formation of a microbial mat composed of iron-oxidizing bacteria at 60 meters depth in the Ploemeur fractured rock observatory (H+ network) while these phenomena are usually observed at the surface. These results show that heterogeneous flowpaths, linked to the structure of fractured media, create mixing zones between iron rich water and oxygen rich water, at the origin of the microbial hotspot. The second part of this work was devoted to the development of a novel method for a continuous measurement of microbial activity in groundwater. The method is based on the use of Fluorescein DiAcetate (FDA) whose product of reaction can be measured continuously by a field fluorimeter. After testing and validating protocols in the lab on enzymatic solutions and natural water, we have implemented this technic in the field in reactive tracer test experiments. A kinetic model allowed us to interpret the lab results, and to compare them to the field kinetics. This method thus opens new perspectives for the characterization of biogeochemical processes in the field

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Gueneley, Stéphanie. "Contribution à l'étude du cycle biogéochimique du silicium dans l'Océan Antarctique." Brest, 1988. http://www.theses.fr/1988BRES2031.

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Abstract:

Les premieres distributions de silice biogenique jamais etablies dans les secteurs indien et atlantique de l'ocean antarctique ont ete realisees respectivement pendant l'ete et l'automne. La silice en phase particulaire presente tres frequemment des valeurs elevees dans les eaux de fond ou les concentrations peuvent atteindre celles de la couche de surface. Des mesures in vitro de constantes de vitesse de dissolution de frustules de diatomees antarctiques provenant soit de population naturelle, soit de culture specifique, ont conduit a des valeurs d'un ordre de grandeur inferieur a celles determinees par la methode isotopique. Ce resultat peut provenir de la non prise en comptre de la fraction nanoplanctonique des diatomees. Une simulation du devenir des particules de silice biogenique en milieu advectif confirme qu'au sein de la divergence antarctique, les petites particules ont tendance a rester confiner apres leur mort dans la couche superficielle si elles echappent au broutage par le zooplancton et au processus d'agglomeration. Ces particules seraient responsables de la fraction significative et variable (18% a 58%) qui est regeneree dans les cent premiers metres. Malgre de grandes quantites de silice dissoute dans les eaux antarctiques superficielles, la production de materiel biogenique demeure faible; les taux de division estimes pour les diatomees sont inferieurs a leur valeur optimale et presentent une grande variabilite mettant en avant la diversite de fonctionnement de cet ecosysteme dont la production automnale de materiel silicieux pourrait representer 38 a 58% de la production annuelle

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Campbell, Rose. "Tourbillons anticycloniques dans le golfe du Lion : Modélisation couplée physique-biogéochimique." Thesis, Aix-Marseille, 2012. http://www.theses.fr/2012AIXM4118.

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L'étude de l'impact que les structures hydrodynamiques à mésoéchelle peuvent avoir sur la distribution spatiale des organismes planctoniques et le transport de matière entre la zone côtière et le large est essentielle à la compréhension du fonctionnement de l'écosystème planctonique dans l'océan côtier. L'influence des tourbillons anticycloniques et des processus physiques associés sur l'écosystème planctonique pélagique est examinée au moyen d'un modèle couplé physique-biogéochimie. Dans un premier temps, les sorties du modèle sont confrontées à des données in situ et satellitales afin de vérifier le réalisme du modèle. Pendant la majeure partie de la simulation, et plus particulièrement sur la partie ouest du golfe de Lion pendant la période estivale, l'erreur commise par le modèle sur l'estimation de la chlorophylle de surface (proxy du phytoplancton) est inférieure à celle donnée par le calcul issu de la télédétection. Ensuite, la distribution du plancton en présence d'un tourbillon a été étudiée. Dans les sorties du modèle, un filament avec une forte concentration en chlorophylle est systématiquement observé sur le bord nord/nord-est de la structure, est confirmé par des données satellitales. Enfin, grâce à une simulation longue sur la période 2011-2004, plusieurs tourbillons ont été comparés du point de vue de leur impacts sur les échanges entre la côte et le large de matière et plancton. L'intensité et la direction de ces échanges sont hétérogènes et dépendent des forçages physiques qui ont donné lieu à la génération de ces tourbillons The role that mesoscale physical structures play in driving plankton community shifts and transporting matter is key to the understanding of food web dynamics at the regional scale

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Doan, Thuy kim Phuong. "Fonctionnement biogéochimique d'un barrage tropical : application au système turbide de Cointzio (Mexique)." Phd thesis, Université de Grenoble, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01067849.

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La qualité globale des eaux continentales (lacs et réservoirs) continue à se détériorer dans de nombreuses régions du Mexique. Le réservoir Cointzio, situé dans la partie sud du Plateau Central Mexicain, sur la ceinture "Trans-Mexicain Volcanique Belt " (TMVB), ne fait pas exception. Ce réservoir tropical turbide est un système monomictique chaud (surface = 6 km2, capacité = 66 Mm3, temps de séjour ~ 1 an). Il est stratégique pour l'approvisionnement en eau potable de la ville de Morelia, capitale de l'état du Michoacán, et pour l'irrigation en aval pendant la saison sèche. Le réservoir est menacé par l'accumulation des sédiments et des nutriments provenant d'eaux non traitées dans le bassin versant amont. La haute teneur en particules d'argile très fines et le manque d'installations de traitement de l'eau conduisent à de graves épisodes d'eutrophisation (jusqu'à 70 µg chl. a L-1) ainsi qu'à des périodes saisonnières de forte turbidité (profondeur de Secchi < 30 cm) et d'anoxie (de Mai à Octobre). Sur la base de mesures intensives de terrain réalisées en 2009 (échantillonnage dans le bassin versant, sédiments déposés, profils verticaux de l'eau, bilan entrées et sorties) nous avons présenté une étude intégrée du fonctionnement hydrodynamique et biogéochimique du réservoir Cointzio. Les profils verticaux de température (T), de concentration en sédiment en suspension (TSS), d'oxygène dissous (DO), de chlorophylle a, de carbone et de nutriments ont été utilisés pour évaluer les cycles internes au réservoir. Pour compléter l'analyse des données de terrain, nous avons examiné la capacité de différents modèles numériques 1DV (Aquasim modèle biogéochimique couplé avec le modèle de mélange k-ε) à (i) reproduire les principaux cycles biogéochimiques dans le réservoir Cointzio et (ii) préciser les scénarios de réduction des éléments nutritifs (P and N) pour limiter l'eutrophisation dans les prochaines décennies. Le modèle k-ε s'est avéré le plus robuste pour reproduire les conditions hydrodynamiques, en particulier la stratification modérée liée à la très grande turbidité et au régime soutenu de vent thermique. Le modèle Aquasim s'est avéré pertinent pour reproduire les principaux cycles de l'oxygène dissous DO, des nutriments et de la chlorophylle a au cours de l'année 2009. Les différentes simulations ont souligné l'impact négatif à long terme du réchauffement climatique. A la fin du siècle (2090), une augmentation de la température de l'air atteignant 4.4° C a été prédite à partir de modèles de circulation mondiale. Couplé avec une année hydrologique sèche, une telle situation pourrait conduire à des conditions anoxiques sévères et à des blooms importants de chlorophylle a (jusqu'à de 94 µg L-1). Diverses simulations ont montré que la réduction drastique de l'apport de nutriments (à 90%) serait nécessaire pour réduire de façon significative les teneurs en chlorophylle a. Si de telles mesures d'atténuation sont adoptées, le pic maximal de chlorophylle a se stabiliserait à 40 µg L-1, au lieu de 94 mg L-1, après une période de cinq ans d'efforts. À notre connaissance, cette étude fournit la première application numérique de modèles k-ε et AQUASIM pour simuler les niveaux d'eutrophisation élevés dans un réservoir tropical très turbide.

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Doan, Thuy Kim Phuong. "Fonctionnement biogéochimique d'un barrage tropical : application au système turbide de Cointzio (Mexique)." Thesis, Grenoble, 2014. http://www.theses.fr/2014GRENU011/document.

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Abstract:

La qualité globale des eaux continentales (lacs et réservoirs) continue à se détériorer dans de nombreuses régions du Mexique. Le réservoir Cointzio, situé dans la partie sud du Plateau Central Mexicain, sur la ceinture “Trans-Mexicain Volcanique Belt » (TMVB), ne fait pas exception. Ce réservoir tropical turbide est un système monomictique chaud (surface = 6 km2, capacité = 66 Mm3, temps de séjour ~ 1 an). Il est stratégique pour l'approvisionnement en eau potable de la ville de Morelia, capitale de l'état du Michoacán, et pour l'irrigation en aval pendant la saison sèche. Le réservoir est menacé par l'accumulation des sédiments et des nutriments provenant d'eaux non traitées dans le bassin versant amont. La haute teneur en particules d'argile très fines et le manque d'installations de traitement de l'eau conduisent à de graves épisodes d'eutrophisation (jusqu'à 70 µg chl. a L-1) ainsi qu'à des périodes saisonnières de forte turbidité (profondeur de Secchi < 30 cm) et d'anoxie (de Mai à Octobre). Sur la base de mesures intensives de terrain réalisées en 2009 (échantillonnage dans le bassin versant, sédiments déposés, profils verticaux de l'eau, bilan entrées et sorties) nous avons présenté une étude intégrée du fonctionnement hydrodynamique et biogéochimique du réservoir Cointzio. Les profils verticaux de température (T), de concentration en sédiment en suspension (TSS), d'oxygène dissous (DO), de chlorophylle a, de carbone et de nutriments ont été utilisés pour évaluer les cycles internes au réservoir. Pour compléter l'analyse des données de terrain, nous avons examiné la capacité de différents modèles numériques 1DV (Aquasim modèle biogéochimique couplé avec le modèle de mélange k-ε) à (i) reproduire les principaux cycles biogéochimiques dans le réservoir Cointzio et (ii) préciser les scénarios de réduction des éléments nutritifs (P and N) pour limiter l'eutrophisation dans les prochaines décennies. Le modèle k-ε s'est avéré le plus robuste pour reproduire les conditions hydrodynamiques, en particulier la stratification modérée liée à la très grande turbidité et au régime soutenu de vent thermique. Le modèle Aquasim s'est avéré pertinent pour reproduire les principaux cycles de l'oxygène dissous DO, des nutriments et de la chlorophylle a au cours de l'année 2009. Les différentes simulations ont souligné l'impact négatif à long terme du réchauffement climatique. A la fin du siècle (2090), une augmentation de la température de l'air atteignant 4.4° C a été prédite à partir de modèles de circulation mondiale. Couplé avec une année hydrologique sèche, une telle situation pourrait conduire à des conditions anoxiques sévères et à des blooms importants de chlorophylle a (jusqu'à de 94 µg L-1). Diverses simulations ont montré que la réduction drastique de l'apport de nutriments (à 90%) serait nécessaire pour réduire de façon significative les teneurs en chlorophylle a. Si de telles mesures d'atténuation sont adoptées, le pic maximal de chlorophylle a se stabiliserait à 40 µg L-1, au lieu de 94 mg L-1, après une période de cinq ans d'efforts. À notre connaissance, cette étude fournit la première application numérique de modèles k-ε et AQUASIM pour simuler les niveaux d'eutrophisation élevés dans un réservoir tropical très turbide La qualité globale des eaux continentales (lacs et réservoirs) continue à se détériorer dans de nombreuses régions du Mexique. Le réservoir Cointzio, situé dans la partie sud du Plateau Central Mexicain, sur la ceinture “Trans-Mexicain Volcanique Belt » (TMVB), ne fait pas exception. Ce réservoir tropical turbide est un système monomictique chaud (surface = 6 km2, capacité = 66 Mm3, temps de séjour ~ 1 an). Il est stratégique pour l'approvisionnement en eau potable de la ville de Morelia, capitale de l'état du Michoacán, et pour l'irrigation en aval pendant la saison sèche. Le réservoir est menacé par l'accumulation des sédiments et des nutriments provenant d'eaux non traitées dans le bassin versant amont. La haute teneur en particules d'argile très fines et le manque d'installations de traitement de l'eau conduisent à de graves épisodes d'eutrophisation (jusqu'à 70 µg chl. a L-1) ainsi qu'à des périodes saisonnières de forte turbidité (profondeur de Secchi < 30 cm) et d'anoxie (de Mai à Octobre). Sur la base de mesures intensives de terrain réalisées en 2009 (échantillonnage dans le bassin versant, sédiments déposés, profils verticaux de l'eau, bilan entrées et sorties) nous avons présenté une étude intégrée du fonctionnement hydrodynamique et biogéochimique du réservoir Cointzio. Les profils verticaux de température (T), de concentration en sédiment en suspension (TSS), d'oxygène dissous (DO), de chlorophylle a, de carbone et de nutriments ont été utilisés pour évaluer les cycles internes au réservoir. Pour compléter l'analyse des données de terrain, nous avons examiné la capacité de différents modèles numériques 1DV (Aquasim modèle biogéochimique couplé avec le modèle de mélange k-ε) à (i) reproduire les principaux cycles biogéochimiques dans le réservoir Cointzio et (ii) préciser les scénarios de réduction des éléments nutritifs (P and N) pour limiter l'eutrophisation dans les prochaines décennies. Le modèle k-ε s'est avéré le plus robuste pour reproduire les conditions hydrodynamiques, en particulier la stratification modérée liée à la très grande turbidité et au régime soutenu de vent thermique. Le modèle Aquasim s'est avéré pertinent pour reproduire les principaux cycles de l'oxygène dissous DO, des nutriments et de la chlorophylle a au cours de l'année 2009. Les différentes simulations ont souligné l'impact négatif à long terme du réchauffement climatique. A la fin du siècle (2090), une augmentation de la température de l'air atteignant 4.4° C a été prédite à partir de modèles de circulation mondiale. Couplé avec une année hydrologique sèche, une telle situation pourrait conduire à des conditions anoxiques sévères et à des blooms importants de chlorophylle a (jusqu'à de 94 µg L-1). Diverses simulations ont montré que la réduction drastique de l'apport de nutriments (à 90%) serait nécessaire pour réduire de façon significative les teneurs en chlorophylle a. Si de telles mesures d'atténuation sont adoptées, le pic maximal de chlorophylle a se stabiliserait à 40 µg L-1, au lieu de 94 mg L-1, après une période de cinq ans d'efforts. À notre connaissance, cette étude fournit la première application numérique de modèles k-ε et AQUASIM pour simuler les niveaux d'eutrophisation élevés dans un réservoir tropical très turbide

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Mesmay, Romain de. "Fonctionnement biogéochimique du lac Masoko (Tanzanie), approche par les biomarqueurs lipidiques sédimentaires." Aix-Marseille 2, 2008. http://theses.univ-amu.fr.lama.univ-amu.fr/2008AIX22034.pdf.

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Abstract:

Les sédiments du lac Masoko (région du Rungwe, Tanzanie) fournissent un enregistrement continu des changements environnementaux depuis 45 000 ans. L’analyse des biomarqueurs lipidiques de 10 horizons sédimentaires sélectionnés ainsi que de leur signature isotopique en 13C a permis une étude des variations environnementales depuis la fin de la dernière période glaciaire. Les biomarqueurs phytoplanctoniques et bactériens montrent une très grande variabilité de l’écosystème lacustre. Dix nouvelles structures de botryocococcènes et d’homologues partiellement réduits mono- et di-cycliques ont été caractérisées pour la première fois dans un échantillon datant de 32 000 ans. Ces molécules sont des triterpénoïdes spécifiquement produits par les algues botryococcus braunii de la race B. Leur signature isotopique est extrêmement enrichie en 13C, sans doute à cause de l’utilisation des ions hydrogénocarbonates comme source de carbone. La signature isotopique des n-alcanes montre que les abords du lac Masoko sont dominés par des végétaux de type C3 tout au long de l’enregistrement sédimentaire. Cette situation est singulière, en comparaison avec les autres enregistrements sédimentaires d’Afrique tropicale. Le lac Masoko pourrait ainsi avoir servi de refuge de biodiversité durant la période glaciaire. L’analyse moléculaire et isotopique de 18 horizons déposés au cours des 500 dernières années a par ailleurs permis une étude à plus haute résolution des variations environnementales ainsi que le suivi des modifications liées aux activités anthropiques durant le dernier siècle. Une nouvelle classe d’alcènes linéaires longs (C37-C43) a été découverte dans ces sédiments. Différentes origines possibles ont été proposées, notamment les insectes. L’évolution qualitative et quantitative des marqueurs phytoplanctoniques et bactériens montre des changements rapides du fonctionnement biogéochimique du lac à l’échelle décennale. La productivité lacustre augmente depuis 500 ans et le phénomène s’est amplifié avec la pression anthropique depuis 1940 Lake Masoko (Rungwe Range, Tanzania) provides a continuous sedimentary record of environmental changes during the last 45,000 years. In this work, lipid biomarker content and their carbon isotopic composition (13C) from 10 selected sedimentary intervals allow paleoreconstruction of Lake Masoko since the last glacial period. Phytoplanktonic and bacterial biomarkers show high variability. Ten new structures of di- and mono-cyclic botryococcenes and partially reduced counterparts, triterpenoids specifically produced by Botrycoccus braunii B race, have been described for the first time in a 32 kyr BP interval. Their isotopic composition is highly enriched in 13C probably because of the use of bicarbonate as carbon source. Isotopic composition of n-alkanes shows that, in contrast with other records from tropical Africa, Lake Masoko surroundings are dominated by C3 land plants during the last 32,000 kyr BP. Lake Masoko could have been a refuge for biodiversity during glacial times. On the other hand, lipid biomarker content and their carbon isotopic composition from 18 sediment intervals covering the last 500 years offer a high resolution record for recent paleoenvironmental and anthropic changes. New very long chain C37 to C43 n-alkenes have been described for the first time in Lake Masoko sediments. Insects and other hypothetical producers of such alkenes have been discussed. Phytoplanktonic and bacterial biomarkers show rapid changes in lake ecosystem at decennial scale. Lacustrine productivity clearly increases during the last 500 years. Anthropic pressure on the ecosystem enhances lake productivity since 1940

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Mihalopoulos, Nikolaos. "Contribution à l'étude du cycle biogéochimique de l'oxysulfure de carbone dans l'atmosphérique." Paris 7, 1989. http://www.theses.fr/1989PA077162.

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Abstract:

L'oxysulfure de carbone a un role tres important dans la chimie de l'atmosphere. Cependant il peut exister un desequilibre entre l'intensite de ses sources et de ses puits. On determine la source oceanique du sulfure de carbone et son nettoyage atmospherique par les pluies et la vegetation

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Kirchen, Gil. "Effet du type de sol sur le fonctionnement biogéochimique des écosystèmes forestiers." Thesis, Université de Lorraine, 2017. http://www.theses.fr/2017LORR0308/document.

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Abstract:

Cette thèse porte sur l’impact du type de sol sur le fonctionnement biogéochimique d’un écosystème forestier typique d’Europe centrale et occidentale. Pour cette étude, un dispositif expérimental a été mis en place par l’INRA et l’ANDRA au sein d’une hêtraie (Fagus sylvatica) dans la forêt de Montiers-sur-Saulx (Meuse, France) afin de suivre les cycles biogéochimiques entre les différents compartiments de l’écosystème (l’atmosphère, la canopée, la litière et le sol). L’intérêt particulier du site expérimental de Montiers vient du contraste important entre les types de sols pour un même peuplement : rendisol, calci-brunisol et alocrisol/brunisol. Pour la première fois, les stocks et les flux de l’eau et des éléments ont été mesurés et comparés in situ et sur le long terme (entre janvier 2012 et décembre 2015) sur des sols forestiers différents, toutes les autres conditions du site égales par ailleurs (climat, apports atmosphériques, âge et structure du peuplement). Les stocks totaux et échangeables dans le sol et les stocks dans les différents compartiments de la biomasse végétale (branches, tronc, racines grosses et fines) ont été déterminés par le biais d’analyses chimiques et de modélisations. Les flux élémentaires ont été calculés à partir des prélèvements mensuels des solutions de l’écosystème (dépôt atmosphérique, pluviolessivat, écoulement de tronc, solutions libres et liées du sol) et des chutes de litière. Le modèle hydrique BILJOU© a été utilisé pour estimer les composantes du bilan hydrique de l’écosystème. Les résultats montrent que la réserve utile du sol, les stocks des éléments dans le sol, les compositions chimiques des solutions du sol, la stratégie de colonisation racinaire et la production de biomasse pérenne diffèrent fortement en fonction du type de sol. Contrairement à ce que l’on pouvait supposer compte tenu des différences marquées entre les signatures chimiques des solutions des trois sols, les compositions foliaires du peuplement et les flux des éléments hors sol en solution (échange de la canopée, apport au sol) et sous forme solide (chute de litière) ne diffèrent pas ou peu entre les trois stations expérimentales pour la majorité des éléments. La part biologique des cycles minéraux est globalement prédominante et le renouvellement des racines fines représente un flux de recyclage généralement supérieur à la chute de litière aérienne. Nous montrons également que la quantité d’eau transpirée par la canopée, directement liée à la taille de la réserve utile du sol, est le facteur de contrôle principal de la productivité du peuplement à l’échelle annuelle. Des processus d’adaptation du peuplement aux conditions physico-chimiques du sol semblent réduire, voire compenser entièrement, les facteurs secondaires de contrôle de la productivité du peuplement (notamment la disponibilité des nutriments dans le sol). Ainsi un enjeu significatif pour les gestionnaires forestiers pourrait être l’adaptation des pratiques sylvicoles à des parcelles de gestion davantage basées sur les propriétés physiques des sols, et en particulier les profondeurs d’apparition de la roche-mère et de colonisation racinaire This thesis deals with the impact of soil type on the biogeochemical functioning of a typical forest ecosystem of Central and Western Europe. For this study, a strongly instrumented experimental site was implemented in a beech stand (Fagus sylvatica) within the state forest of Montiers-sur-Saulx (Meuse, France), in order to monitor the biogeochemical cycling between the different compartments of the ecosystem (the atmosphere, the canopy, the forest floor and the soil). The particular value of the Montiers experimental site resides in the strong contrast between soil types under the same beech stand: Rendzic Leptosol, Eutric Cambisol and Dystric Cambisol. For the first time, stocks and fluxes of water and elements were measured and compared in situ and over the long term (from January 2012 to December 2015) on different forest soil types, all other site conditions being equal (climate, atmospheric inputs, stand age and structure). Total and exchangeable pools in the soil and stocks in the different compartments of the vegetation (branches, trunk, fine and coarse roots) were determined via chemical analysis and modelisation. Fluxes of elements were calculated from monthly sampling of the ecosystem’s solutions (atmospheric deposition, throughfall, stemflow, gravitational and bound soil solutions) and of litter fall. The water balance model BILJOU© was used to estimate the different components of the water budget. The results show that the soil water holding capacity, the stocks of elements in the soil, the chemical composition of soil solutions, the rooting strategy and the perennial biomass production differ strongly between soil types. Contrary to what might have been expected in regard to the marked differences between the chemical signatures of the soils solutions in the three soils, the foliar elemental composition of the beech stand and the aboveground fluxes of elements in solution (canopy exchange, stand deposition) and in solid state (litter fall) do not differ significantly between the three experimental stations for the majority of the studied elements. The biological part of the mineral cycles is overall predominant and the recycling through fine roots turnover is generally higher than litter fall. We also show that the quantity of water transpired by the forest canopy, directly linked to the soil water holding capacity, is the primary control factor of the annual stand productivity. Stand adaptation mechanisms to physico-chemical soil properties seemed to reduce, or even entirely compensate for, secondary factors controlling the stand productivity (in particular nutrient availability in the soil). Thus a significant issue for forest managers might be to further adapt forestry practices to management units based on soil physical properties, especially depth to the bedrock and rooting depth

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Closset, Ivia. "Le cycle biogéochimique du silicium dans l’Océan Austral par les approches isotopiques." Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066124/document.

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Abstract:

La biogéochimie de l’Océan austral joue un rôle crucial dans la régulation de la production primaire marine globale en contrôlant la disponibilité des nutriments dans les eaux de surface des basses latitudes. Les variations du cycle du silicium (Si) sont nombreuses et son couplage avec les autres éléments n’est pas encore bien compris dans cet océan. Les résultats issus de deux approches isotopiques différentes suggèrent qu’une pompe de Si active est rapidement initiée au printemps par la transition d’un mode de production de silice biogénique régénéré à une production dite « nouvelle ». L’évolution saisonnière de la composition isotopique naturelle du Si (δ30Si) est principalement contrôlée par l’équilibre entre les rapports « dissolution/production » et « Si-supply/Si-uptake » qui découplent la dynamique isotopique des réservoirs de Si dissout et particulaire (respectivement DSi et BSi). Nous avons également utilisé les mesures de δ30Si pour retracer les flux saisonniers de BSi vers l’océan profond. Ces résultats confirment que le δ30Si n’est pas altéré durant la sédimentation des particules. L’évolution saisonnière du δ30Si a permis de quantifier pour la première fois certains processus contrôlant la production des diatomées et leur devenir, tels que les évènements de mélange alimentant la ML en nutriments, ou l’évolution saisonnière de la vitesse de sédimentation des particules. Ces résultats confirment que le δ30Si du DSi et de la BSi, combinés aux techniques isotopiques de mesure des flux dans la ML, sont des outils prometteurs dans l’amélioration de nos connaissances du cycle du Si et apportent des informations nouvelles à intégrer aux modèles biogéochimiques Southern Ocean biogeochemistry plays a crucial role on global marine primary production by impacting the nutrient availability even in low latitude surface water. Variations in the silicon (Si) cycle are large and its coupling to other nutrient biogeochemical cycles is still not well understood in this ocean. Results of two different isotopic approaches suggested that a strong silicon pump was quickly initiated in spring by a switch from regenerated to new biogenic silica production. The seasonal evolution of natural Si isotopic composition (δ30Si) was mainly driven by the balance between the “dissolution to production” and “Si-supply to Si-uptake” ratios that decoupled the isotopic dynamics of particulate and dissolved Si-pools (DSi and BSi, repectively). We also used δ30Si measurements to track seasonal flows of BSi to the deep sea with. These results confirmed that the δ30Si is well preserved during particles settling. The seasonal evolution of δ30Si signal allows for the first time to quantify important features about the processes controlling the diatoms’ productivity and its fate, such as mixing events that bring nutrient in the ML or the seasonal evolution of particles sinking velocities. These insights confirm that the δ30Si of DSi and BSi, combined to isotopic technics to measure Si fluxes in the ML, are promising tools to improve our understanding on the Si-biogeochemical cycle and provide new constraints for application to biogeochemical models

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Closset, Ivia. "Le cycle biogéochimique du silicium dans l’Océan Austral par les approches isotopiques." Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066124.

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Abstract:

La biogéochimie de l’Océan austral joue un rôle crucial dans la régulation de la production primaire marine globale en contrôlant la disponibilité des nutriments dans les eaux de surface des basses latitudes. Les variations du cycle du silicium (Si) sont nombreuses et son couplage avec les autres éléments n’est pas encore bien compris dans cet océan. Les résultats issus de deux approches isotopiques différentes suggèrent qu’une pompe de Si active est rapidement initiée au printemps par la transition d’un mode de production de silice biogénique régénéré à une production dite « nouvelle ». L’évolution saisonnière de la composition isotopique naturelle du Si (δ30Si) est principalement contrôlée par l’équilibre entre les rapports « dissolution/production » et « Si-supply/Si-uptake » qui découplent la dynamique isotopique des réservoirs de Si dissout et particulaire (respectivement DSi et BSi). Nous avons également utilisé les mesures de δ30Si pour retracer les flux saisonniers de BSi vers l’océan profond. Ces résultats confirment que le δ30Si n’est pas altéré durant la sédimentation des particules. L’évolution saisonnière du δ30Si a permis de quantifier pour la première fois certains processus contrôlant la production des diatomées et leur devenir, tels que les évènements de mélange alimentant la ML en nutriments, ou l’évolution saisonnière de la vitesse de sédimentation des particules. Ces résultats confirment que le δ30Si du DSi et de la BSi, combinés aux techniques isotopiques de mesure des flux dans la ML, sont des outils prometteurs dans l’amélioration de nos connaissances du cycle du Si et apportent des informations nouvelles à intégrer aux modèles biogéochimiques Southern Ocean biogeochemistry plays a crucial role on global marine primary production by impacting the nutrient availability even in low latitude surface water. Variations in the silicon (Si) cycle are large and its coupling to other nutrient biogeochemical cycles is still not well understood in this ocean. Results of two different isotopic approaches suggested that a strong silicon pump was quickly initiated in spring by a switch from regenerated to new biogenic silica production. The seasonal evolution of natural Si isotopic composition (δ30Si) was mainly driven by the balance between the “dissolution to production” and “Si-supply to Si-uptake” ratios that decoupled the isotopic dynamics of particulate and dissolved Si-pools (DSi and BSi, repectively). We also used δ30Si measurements to track seasonal flows of BSi to the deep sea with. These results confirmed that the δ30Si is well preserved during particles settling. The seasonal evolution of δ30Si signal allows for the first time to quantify important features about the processes controlling the diatoms’ productivity and its fate, such as mixing events that bring nutrient in the ML or the seasonal evolution of particles sinking velocities. These insights confirm that the δ30Si of DSi and BSi, combined to isotopic technics to measure Si fluxes in the ML, are promising tools to improve our understanding on the Si-biogeochemical cycle and provide new constraints for application to biogeochemical models

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Charria, Guillaume. "Influence des ondes de Rossby sur le système biogéochimique de l'Océan Atlantique Nord : utilisation des données couleur de l'eau et d'un modèle couplé physique/biogéochimie." Toulouse 3, 2005. http://www.theses.fr/2005TOU30268.

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Abstract:

Même si l'océan ne représente que moins de 1% de la biomasse liée aux plantes sur la terre, il est responsable de près de la moitié de la photosynthèse nette de la biosphère. Cette biomasse est par conséquent un élément essentiel dans la régulation du climat à travers par exemple le cycle océanique du carbone. Il est donc nécessaire d'estimer correctement cette biomasse ainsi que les processus qui l'affectent. A l'aide de données satellites altimétriques et couleur de l'eau et d'un modèle couplé physique/biogéochimie (MERCATOR-OPA / NPZDDON), les ondes de Rossby et leur influence sur cette biomasse sont spécifiquement étudiées dans l'océan Atlantique Nord. Leurs propriétés et leur influence sur les concentrations en chlorophylle de surface sont analysées. Au travers des mécanismes mis en jeu identifiés, nous estimons que ces ondes peuvent entraîner une augmentation locale comprise entre 60% et 150% de la production primaire estimée The marine phytoplankton in the ocean represents only less than 1% of global biomass. Phytoplankton performs half of all photosynthesis. This autotrophic biomass in ocean is then an essential element in the climate regulation through processes as carbon dioxide absorption during the photosynthesis. Therefore, we need to estimate precisely this biomass as well as the processes which affect it. Using remotely sensed data (altimetry and ocean colour) and a coupled physical/biogeochemical model (MERCATOR-OPA/NPZDDON), Rossby waves and their influence on phytoplankton biomass are specifically studied in the North Atlantic Ocean. Their features and their influences on surface chlorophyll concentrations were analysed. Through the different mechanisms identified, we estimated that these waves can induce local increases from 60% to 150% of the estimated primary production

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Dulaquais, Gabriel. "Cycle biogéochimique du cobalt en domaines océaniques contrastés : l'Atlantique Ouest, la Mer Méditerranée et la Mer Noire." Thesis, Brest, 2014. http://www.theses.fr/2014BRES0035/document.

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Abstract:

Le cobalt est un métal de transition essentiel pour la croissance du phytoplancton, et en particulier pour les cyanobactéries qui ont un besoin absolu pour cet élément. En étant l'atome central de la cobalamine (vitamine B12), le cobalt est aussi indirectement essentiel aux eucaryotes marins qui ne synthétisent pas cette vitamine. Cet élément peut se substituer au zinc et au cadmium au sein de la carbonique anhydrase, l’enzyme permettant la fixation du dioxyde de carbone dans la cellule phytoplanctonique. Il pourrait intervenir également dans l’activation de l’alcaline phosphatase. De par ses implications biologiques, le cobalt pourrait jouer un rôle important dans le cycle océanique du carbone. Cependant, les connaissances du cycle biogéochimique du cobalt en milieu marin sont encore largement limitées. Ce travail de thèse de doctorat s’inscrit dans le cadre du programme international GEOTRACES au sein duquel le cobalt y est désigné comme un élément clé de la biogéochimie marine. Au cours de ces travaux, l’un des plus larges jeux de données, rapporté à ce jour, incluant les différentes fractions du cobalt (soluble, dissous, particulaire, spéciation organique) a été produit. Les données recueillies proviennent d’échantillons collectés au sein de domaines océaniques contrastés. Une stratégie de prélèvement à haute résolution et à grande échelle a été mise en place dans diverses régions océaniques du monde lors de campagnes à la mer. Ainsi pour la première fois, une cartographie du cobalt dissous (DCo) et particulaire (PCo) a pu être définie pour l’ensemble de l’Atlantique Ouest, ainsi que des bassins Méditerranéens et de la Mer Noire. Ce jeu de données a pu être produit par l’utilisation de différentes techniques d’analyses (Flow-Injection-Analysis and Chemiluminescence detection ; Voltamétrie, SF-ICP-MS) aux limites de détections basses permettant la détermination de cet élément, présent dans l’eau de mer à des concentrations de l’ordre du pico-molaire (10-12 M). Le cobalt est en effet l’un des micro-nutritifs le moins abondant dans l’eau de mer. Les concentrations les plus faibles en DCo ont été observées dans les eaux oligotrophes de l’Atlantique Ouest (< 15 pM) alors que les plus élevées sont enregistrées dans la couche supérieure des eaux sulfidiques de la Mer Noire (> 5 nM). La distribution verticale du cobalt dissous variait selon les systèmes biogéochimiques. Ainsi, le profil vertical est de type nutritif comme les phosphates dans les eaux de surface de l’océan Atlantique. Les concentrations y augmentent avec la profondeur, jusqu’à un maximum relatif dans les eaux intermédiaires, puis décroissent dans l’océan profond. Ce comportement contraste avec le profil observé pour l’ensemble des bassins de la Mer Méditerranée. Dans cette mer, les fortes concentrations en DCo mesurées en surface (100-300 pM) diminuent en effet avec la profondeur. En Mer Noire, la distribution verticale varie selon les conditions d’oxygénation des eaux. Les concentrations y sont extrêmement élevées par comparaison aux autres systèmes marins. […] No

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Lorrain, Anne. "Utilisation de la coquille Saint-Jacques comme traceur environnemental : approches biologique et biogéochimique." Phd thesis, Université de Bretagne occidentale - Brest, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00452437.

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Abstract:

Dans l'optique de faire de la coquille Saint-Jacques, Pecten maximus, un outil de reconstruction environnementale, une approche liant la biologie, l'écologie et la biogéochimie a été développée. Dans un premier temps, l'étude des anomalies de croissance coquillière de la coquille Saint Jacques nous a permis de révéler des dysfonctionnements de la production primaire. En effet, ces anomalies sont associées à des efflorescences de diatomées carencées en certains éléments nutritifs (acide orthosilicique et/ou phosphates), et dont les propriétés qualitatives sont modifiées (agrégation). La mesure du δ15N et du δ13C dans les tissus de P. maximus et l'application des facteurs de fractionnement moyens admis dans la littérature, montrent que le phytoplancton n'est pas une ressource trophique majoritaire. Deux hypothèses principales découlent de cette observation 1) le phytoplancton constitue une source minoritaire de nourriture 2) les facteurs de fractionnement utilisés ne sont pas valables. D'autre part, les variations saisonnières du δ15N et δ13C ont pu être mises en relation avec les différentes priorités d'allocation d'énergie de cet organisme. Ce résultat ouvre des perspectives quant à l'utilisation de ces rapports isotopiques en tant qu'outils écophysiologiques. Les variations de δ18Ocalcite permettent de tracer l'évolution saisonnière de la température à ± 0,7°C. Le δ13C de la calcite décroît au cours de l'année et au cours de la vie des individus, il semble être contrôlé par des processus biologiques. Le δ13C pourrait devenir un outil d'étude du métabolisme des coquilles Saint-Jacques. Enfin, le développement méthodologique du système LA-ICP-MS permet l'obtention de profils d'éléments traces à une échelle journalière (Mg/Ca, Mn/Ca, Ba/Ca, Sr/Ca et Pb/Ca). Ces rapports semblent cependant être influencés par plusieurs facteurs environnementaux et/ou métaboliques. Des études supplémentaires sont nécessaires pour calibrer ces proxy élémentaires.

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Fraysse, Fabrice. "Cycle biogéochimique du silicium dans les environnements superficiels continentaux : Impact des plantes terrestres." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00179740.

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Abstract:

Cette étude expérimentale a consisté dans un premier temps en la caractérisation de la réactivité et des propriétés physico-chimiques de microparticules d'opales biogènes appelées phytolithes, pour plusieurs espèces de plantes terrestres provenant de milieux différents. Pour ce faire, une approche combinant plusieurs techniques complémentaires telles que, mesures de solubilité, cinétiques de dissolution, mesures électrophorétiques et titrages acido-basiques, a été menée sur ces phytolithes ce qui a permis de mieux quantifier le cycle biogéochimique du silicium (Si) à travers les plantes terrestres. Dans un second temps et afin de mieux contraindre ce cycle biogéochimique, cette étude a aussi porté sur les interactions de litières de plantes terrestres avec les solutions aqueuses en combinant cette fois des expériences de dégradation de litières dans des réacteurs fermés et dans des réacteurs à circulation. Les résultats démontrent une très forte réactivité des phytolithes et des litières de plantes vis-à-vis du relargage de Si, qui sont au minimum de un à deux ordres de grandeur plus élevés que les minéraux. La quantification du contrôle des phytolithes et des litières de plantes sur le relargage de Si à partir de ces réservoirs solides, démontre la possibilité d'un fort impact des plantes sur le cycle biogéochimique du silicium dans la plupart des environnements terrestres.

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Vandenhecke, Jennifer. "Spéciation des métalloïdes en milieu estuarien : développement analytique et étude biogéochimique de l’arsenic." Brest, 2009. http://www.theses.fr/2009BRES2032.

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Abstract:

Cette étude est consacrée a la spéciation des métalloïdes et plus particulièrement de l’arsenic en milieu estuarien Dans une première partie, deux méthodes pour l’analyse du sélénium et de l’arsenic inorganique dans l’eau de mer par chronopotentiométrie par redissolution anodique sur électrode à film d’or ont été mises au point. Avec une limite de détection de 0,29 nM pour As (III) et 0,71 nM pour l’arsenic inorganique total dissous, les performances de cette méthode pour l’analyse de l’arsenic en milieu marin sont meilleures que celles précédemment développées par voie électrochimique. Dans une seconde partie, le cycle biogéochimique de l’arsenic dans un estuaire macrotidal (Penzé-Bretagne) a été étudié lors d’un cycle saisonnier. Les teneurs en arsenic dissous relevées dans les eaux estuariennes sont contrôlées entre autres par le débit et l’activité phytoplanctonique des eaux fluviales. Les teneurs élevées en arsenic particulaire ont été reliées aux activités d’épandage du lisier porcin sur le bassin versant. Au sein de l’estuaire deux processus majeurs contrôlent le comportement de l’arsenic dissous. Tout d’abord des apports benthiques à la fois d’As (III) et d’As (V) enrichissent la colonne d’eau, puis, la co-précipitation du métalloïde avec les hydroxydes de fer provoque une redistribution de celui-ci vers la phase particulaire. Le calcul des flux d’arsenic entre les différents compartiments du système illustre la forte réactivité de cet élément. L’arsenic, apporté principalement sous forme particulaire (73 %), est exporté vers le plateau continental sous forme dissoute (77 %); la part de l’As (III) exporté représentant 14 % du flux dissous This work deals with the behaviour and the speciation of metalloïds and particularly arsenic in estuaries. In a first part, two stripping chronopotentiometric methods using a gold film electrode are developped for determining arsenic and selenium in seawater. With a detection limit of 0,29 nM for As (III) and 0,71 nM for total dissolved inorganic arsenic, this procedure exhibits a better sensitivity than others stripping methods developped hitherto. In a second part, the biogeochemical cycle of inorganic arsenic in a macrotidal estuary (Penzé-Britany) has been examined over a seasonal cycle. In the river end-member, the concentrations of dissolved arsenic are controled by water discharge and phytoplankton activity. The high levels of arsenic in suspended matter and their variations were related to the pig slurry manuring on the catchment. Within the estuary, two processes control the dissolved arsenic behaviour. First, an important input of As (III) and As (V) from the benthic compartment contributes to the enrichment of the water column, then the coprecipitation with iron oxides induces a redistribution of this metalloid to the particulate phase. Estimations of arsenic fluxes between the different compartments of the system illustrate the strong reactivity of this element. Arsenic which is imported mainly in particular form (73 %) is exported to the continental shelf in dissolved one (77 %). The proportion of As (III) exported is estimated to 14 % of the dissolved fluxes

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Tseng, Chun-Mao. "Cycle biogéochimique du mercure dans l'environnement, développements analytiques et spéciation en milieu estuarien." Pau, 2000. http://www.theses.fr/2000PAUU3015.

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Abstract:

La premiere partie de ce travail porte sur le developpement de nouveaux concepts pour l'analyse de speciation du mercure dans les matrices environnementales. L'utilisation de l'extraction chimique assistee sous champ micro-ondes permet la preparation rapide des echantillons biologiques ou solides tout en preservant l'integrite moleculaire des formes chimiques a analyser. L'etape de determination est realisee par des techniques couplees en ligne faisant intervenir le piegeage cryogenique et la spectrometrie atomique, apres derivation en phase aqueuse par generation d'hydrure ou ethylation des composes du mercure (mercure inorganique, methyle-mercure). Une procedure de controle qualite et assurance a permis de verifier que ces methodes sont justes et precises. Le deuxieme volet de ce travail a permis d'appliquer ces methodes analytiques a l'etude du cycle biogeochimique du mercure dans les milieux estuariens dans le cadre d'un programme europeen (projet biogest). L'etude d'une carotte, realisee dans des sediments fluides (creme de vase) de l'estuaire de la gironde, demontre que le developpement de ces formations sedimentaires entraine la mobilisation du mercure dissous dans la colonne d'eau et contribue a la methylation du mercure dans cet estuaire. Les resultats obtenus sur la speciation et la distribution du mercure dans les phases dissoute et particulaire de trois estuaires europeens macrotidaux (gironde, rhin, escaut) etablissent que le regime hydrodynamique et le temps de residence des particules de ces systemes controlent la disponibilite chimique, et donc les processus de transfert et de transformation du mercure. Ces processus engendrent une production significative de methyle-mercure dans les estuaires macrotidaux qui peut avoir des repercussions sur les ecosystemes marins cotiers.

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Bown, Johann. "Cycle biogéochimique du cobalt dans l'océan : du micronutritif au traceur de source lithogénique." Brest, 2011. http://www.theses.fr/2011BRES2052.

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Giraud, Xavier. "Reconstitution paléocéanographique du signal delta15N : modélisation couplée physique et biogéochimique d'un upwelling côtier." Bordeaux 1, 2001. http://www.theses.fr/2001BOR12452.

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Abstract:

Afin de reconstruire le signal isotopique sédimentaire dans uncontexte d'upwelling côtier, nous avons développé un modèle couplé physique et biogéochimique pouvant prendre en compte le fractionnement des isotopes de l'azote au sein d'un réseau trophique. Le modèle biologique est un modèle NPZD (Nutriments, Phytoplancton, Zooplancton, Détritus) qui prend en compte le fractionnement des isotopes de l'azote lors de l'assimilation des nutriments et lors de l'excrétion du zooplancton. Le modèle physique POM (Princeton Ocean Model) simule la circulation de l'upwelling côtier. Appliqué pour différentes situations de niveaux marins, ce modèle couplé nous permet de reproduire les signaux sédimentaires d15N et flux d'azote organique et d'en tirer des conclusions sur les scénarios paléocéanographiques. Au large du Cap Blanc, Mauritanie, l'effet de la montée du niveau marin, par l'immersion de la plate forme continentale, semble être le principal facteur responsable lors de la dernière déglaciation des variations de flux d'azote organique et du signal isotopique au niveau des sédiments. Ceci nous permet de proposer que le bilan d'azote océanique au cours de la dernière déglaciation ait pu être plus équilibré et stable qu'initialement prévu. Cet effet s'accompagne d'une période de fonctionnement de l'upwelling qui aurait pu être plus longue au Dernier Maximum Glaciaire, aux environs de 10 mois, contre 4-5 mois pour l'actuel. Ce modèle a aussi été appliqué au système du Benguela (Afrique du Sud Ouest) pour étudier certains processus de recyclage.

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Bouchet, Sylvain. "Etude de la spéciation biogéochimique du mercure aux interfaces des écosystèmes tidaux côtiers." Pau, 2009. http://www.theses.fr/2009PAUU3008.

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Abstract:

La dynamique biogéochimique du mercure dans les zones côtières et notamment les facteurs de transformation et de mobilité des différentes espèces du mercure (Hg inorganique, méthyle et élémentaire) ont été évalués par des expérimentations de laboratoire et de terrain. La spéciation et la réactivité du mercure dans des sédiments superficiels ont été étudiées sous conditions redox oscillantes à l’aide d’un microcosme de laboratoire et de traceurs isotopiques stables. Ces conditions transitoires peuvent influencer les transformations et la partition des espèces du mercure. Ces transformations ont été mises en relation avec les processus de la diagénèse précoce, certaines activités bactériennes et l’évolution de la matière organique. Le comportement des espèces ajoutées du mercure nous renseigne aussi sur la réponse temporelle de l’écosystème à une contamination chronique. La spéciation et le transfert aux différentes interfaces (sédiment – eau – atmosphère) des espèces du mercure ont également fait l’objet d’investigations de terrain dans la zone intertidale du bassin d’Arcachon (Aquitaine, France). Les flux d’échanges ainsi que les potentiels de transformations des espèces ont été déterminés in situ et à l’aide de chambres à flux et de traceurs isotopiques du mercure. L’intensité des flux et les mécanismes de transformations varient de manière saisonnière en relation avec l’évolution des conditions biogéochimiques du sédiment. Les interfaces sédimentaires intertidales s’avèrent en particulier comme des zones d’échanges dynamiques du mercure vers la colonne d’eau et l’atmosphère The mercury biogeochemistry in coastal ecosystems and especially the transformations and mobility of the mercury species (inorganic mercury, methylated forms, and elemental mercury) have been evaluated with laboratory and field experiments. The mercury speciation and reactivity in superficial sediments have been studied under transient redox conditions using a laboratory microcosm and stable isotopic tracers. These transient conditions influence the transformations and partitioning of the mercury species. These transformations have been related to early diagenetic processes, specific bacterial activities and the evolution of the organic matter. The behavior of added mercury species reveals also the temporal ecosystem response to a chronic contamination. The mercury speciation and reactivity have been investigated at the different interfaces (sediment – water – atmosphere) of the intertidal zone of the Arcachon Bay (SW France). The exchange fluxes as well as transformation potentials have been evaluated in situ using flux chambers and mercury isotopic tracers. The flux intensities and transformation mechanisms exhibit seasonal variations according to the sediment biogeochemical conditions. The intertidal sediment interfaces appear as highly dynamic zones for mercury exchange to the water column and the atmosphere

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Schmidt, Caroline. "Processus biogéochimiques associés aux crevettes symbiotiques en environnement hydrothermal profond." Paris 6, 2008. http://www.theses.fr/2008PA066244.

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Abstract:

La crevette R. Exoculata domine la faune de sources hydrothermales de la ride médio-atlantique. La présence d’oxyhydroxides de fer autour de bactéries localisées dans sa chambre branchiale a permis de proposer l’hypothèse d’une symbiose basée sur le métabolisme du fer. Une telle symbiose serait originale puisque les seules décrites jusqu’à présent dépendaient de l’oxydation des sulfures ou du méthane. Ce travail repose sur une approche multidisciplinaire qui définit les conditions thermiques et chimiques de l’habitat de la crevette et le rôle joué par ces animaux dans le cycle biogéochimique du fer. La mise au point d’un modèle biogéochimique montre que l’oxydation du fer constitue une source d’énergie majeure pour la croissance chimiolithoautotrophique sur le site riche en fer de Rainbow. Une étude cinétique a montré que les oxyhydroxydes ont pour origine la combinaison d’oxydation du fer biotiques et abiotiques du fer. Il est suggéré que l’oxydation du fer est initiée par les bactéries

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Bedja, Imene. "Étude isotopique du cycle biogéochimique du magnésium à haute précision : impact de la biologie terrestre." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2021. http://www.theses.fr/2021LORR0162.

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Abstract:

La compréhension et la quantification du cycle biogéochimique du Carbone lors du processus d’altération a été modélisé en fonction de différents paramètres. L’évaluation du bilan d’altération des roches et la détermination des facteurs de contrôle sont un outil majeur pour la compréhension du climat terrestre. L’érosion chimique des minéraux silicatés et carbonatés, sur le long terme, joue un rôle important dans la régularisation du climat (Berner et al. 1983). Le Magnésium est un élément chimique soluble dans l’eau, il provient principalement de l’altération des roches. Le phénomène d’altération est un facteur prépondérant dans la régularisation du climat terrestre en consommant du CO₂ atmosphérique. Par ailleurs, cet élément chimique (Mg) représente un nutriment essentiel à la vie (croissance des plantes). L’objectif de mon travail de thèse est de développer un outil isotopique pour retracer le cycle biogéochimique du Mg. Mon travail consistera à quantifier et qualifier le cycle biogéochimique à l’échelle de petit bassin versant. D’autre part, nous allons nous intéresser à des bassins à plus grande échelle. Les bassins Himalayen et Taiwanais qui sont caractérisés par des processus d’altération fortement influencés par la cinétique réactionnelle Understanding and quantifying the biogeochemical cycle of carbon during the alteration process was modeled according to different parameters. The assessment of the alteration balance of rocks and the determination of control factors is a major tool for understanding the Earth's climate. Chemical erosion of silicate and carbonate minerals in the long term plays an important role in the (Berner et al., 1983). Magnesium is a chemical soluble in water, it is mainly due to the alteration of rocks. The phenomenon of alteration is a preponderant factor in the regularization of the terrestrial climate by consuming atmospheric CO₂. Moreover, this chemical element (Mg) represents a nutrient essential to life (plant growth). The objective of my thesis work is to develop a tool isotope to trace the biogeochemical cycle of Mg. My job will be to quantify and qualify the biogeochemical cycle at the small catchment scale. On the other hand, we will be interested in basins on a larger scale. The Himalayan and Taiwanese basins which are characterized by of alteration strongly influenced by the reaction kinetics

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Bouezmsarni, Mohamed. "Distribution ezt comportement biogéochimique des métaux en trace dans les sédiments estuariens de l'Escaut." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2002. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/211415.

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Paucot, Hugues. "Distribution et comportement biogéochimique des métaux traces dans la matière particulaire des systèmes marins." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 1997. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/212251.

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Chaillou, Gwénaëlle. "La dynamique biogéochimique des espèces rédox dans les sédiments modernes du Golfe de Gascogne." Bordeaux 1, 2003. http://www.theses.fr/2003BOR12733.

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Abstract:

Les mécanismes biogéochimiques benthiques modifient la chimie et la minéralogie dans les premiers centimètres sous l'interface eau/sédiment. Ces mécanismes sont liés à la dégradation de la matière organique exportée vers le plancher océanique et déterminent les cycles benthiques des espèces rédox majeures et en trace, le devenir de la matière organique sédimentaire et des contaminantsCe travail de thèse permet de préciser la dynamique des espèces rédox dans les sédiments marins modernes du Golfe de Gascogne (marge Aquitaine et canyon de Capbreton), mais aussi aide à la calibration et à l'interprétation de traceurs chimiques des conditions d'oxydo-réduction et de la productivité exportée. Les profils verticaux des composés rédox majeurs acquis aussi bien dans la fraction dissoute (O2, NO3-, NH4+, Mn2+, Fe2+, SO42-) que particulaire (oxy-hydroxydes de Mn, carbonates de Mn, oxydes de Fe réactif, soufre total, carbone organique et inorganique) ont permis d'identifier et de quantifier des séquences temporaires de réactions diagénétiques (nature et prédominance des réactions, flux, variations spatio-temporelles). Si le schéma classique de zonation rédox est bien respecté, de nouvelles réactions peuvent aussi se mettre en place et créer des voix métaboliques alternatives. Ces mécanismes mettent principalement en interaction les cycles benthiques des espèces azotées et des métaux (Mn et Fe) et peuvent contribuer à une production anoxique d'espèces oxydées (exemple des nitrates). Les sédiments détritiques du canyon de Capbreton ont permis plus particulièrement d'étudier l'évolution temporelle des réactions diagénétiques en milieu remanié. L'analyse de U, Mo, Cd, As et des terres rares révèle que la distribution des métaux en trace est intimement liée à la présence de phases diagénétiques majeures, telles que les sulfures et les oxydes de Mn et Fe. Les cycles benthiques de ces métaux en traces sont donc dépendants des conditions rédox, mais l'interprétation de leurs signaux sédimentaires, en terme d'enregistrement des conditions environnementales passées, requiert une grande attention Benthic biogeochemical processes change the chemistry and the mineralogy of the first centimetres below the water/sediment interface. These processes are linked to the mineralisation of organic matter, which fall on the sea floor. They control the benthic behaviour of redox species, OM or pollutantsThe objectives of this study is to clarify the dynamic of the diagenetic redox species in the modern sediments of the Bay of Biscay (Aquitan margin and Capbreton canyon), and to calibrate geochemical proxies used to interpret redox properties of marine environment in the past. Vertical distribution of major redox compounds has been analysed in pore waters (O2, NO3-, NH4+, Mn2+, Fe2+, SO42-) and in solid fraction (Mn-oxihydroxides, -carbonate, amorphous Fe-oxides, total sulfur and both organic and inorganic carbon) in order to study and quantify depth sequences of diagenetic reactions (nature and prevailing processes, fluxes, seasonal variations). The classical sequence of redox zones has been observed, but several secondary diagenetic reactions occur, and create alternative metabolic pathways. These processes involve mainly benthic cycle of nitrogen species and metals (Fe and Mn) and could produce oxidised compounds in anoxic horizon (example of anoxic NO3--production). The recent deposition of turbidites in the Capbreton canyon allowed to study the non steady-state diagenetic processes. The vertical distribution of trace metals (U, Mo, Cd, As, and REE) is related to the presence of major diagenetic phases, such as sulfides and reactive metal-oxides (Mn- and Fe-oxides). Although their diagenetic behaviour is controlled by redox conditions, their use as markers of past surficial redox conditions needs further investigations

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Bolou, Bi Bolou Emile. "Etude du rôle de la végétation dans le cycle biogéochimique du magnésium : Approche isotopique." Thesis, Nancy 1, 2009. http://www.theses.fr/2009NAN10077/document.

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Abstract:

La connaissance des cycles biogéochimiques dans les écosystèmes, et celle des processus biologiques responsables de la mobilité des éléments dans les sols reste encore aujourd’hui un challenge. Un certain nombre de travaux montrent bien le rôle important des plantes sur l’altération des minéraux et la mobilisation des éléments dans l’environnement. Cependant, l’identification et la quantification des mécanismes biologiques à l’origine de la dynamique du cycle des éléments restent encore à améliorer. A l'échelle globale, ou même à celle, plus petite, d'un bassin versant, l'impact des plantes sur les flux d'éléments dissous transportés par les rivières demeure difficile à quantifier. L'objectif de cette thèse était de développer, puis d'exploiter un nouveau traceur isotopique pour permettre une identification plus précise des phases minérales altérées et des processus biologiques impliqués. Parmi les éléments dont on peut, depuis peu, caractériser la signature isotopique de façon précise, le magnésium (Mg) a été choisi (1) en raison de son lien avec le cycle du carbone, et (2) parce qu’il représente un macroélément essentiel pour les organismes vivants : il est particulièrement très important pour la croissance des plantes. Ainsi, la dynamique du cycle du magnésium va dépendre des mécanismes biologiques et physico-chimiques mis en oeuvre pour le mobiliser ou l’assimiler. La première partie de cette thèse a été consacrée au développement d'un protocole chimique et analytique pour l'analyse des isotopes du Mg, dans une large gamme d'échantillons. Ce protocole a été validé par la mesure des compositions isotopiques en Mg de divers matériaux de références incluant des roches typiques de la croûte continentale, des plantes et des eaux. Il a ensuite été appliqué à l'étude du rôle de la végétation sur le cycle biogéochimique du Mg. Une première étude a permis de quantifier les fractionnements isotopiques du Mg lors de la croissance en conditions contrôlées de plantes réalisée avec deux espèces végétales et deux sources de Mg différentes (disponible (en solution) ou peu (dans la structure de minéraux). Les deux espèces de plantes sont systématiquement enrichies en isotopes lourds par rapport aux sources de nutriments. Au sein de la plante, les isotopes légers migrent préférentiellement depuis les racines vers les feuilles. Ce fractionnement, lors de la translocation du Mg à l’intérieur de la plante, semble d’autant plus fort que la source est pauvre en Mg, suggérant un rôle clé du milieu de croissance. Pour la première fois, des analyses isotopiques en Mg de plantes naturelles sont réalisées, et affichent une gamme non significativement distincte de celle des roches et eaux de la croûte continentale. Une étude menée sur un petit bassin versant silicaté vosgien (Nord-Est de la France) démontre que la composition isotopique en Mg des végétaux de la strate herbacée ou de jeunes épicéas s’explique par les mêmes fractionnements isotopiques que ceux identifiés expérimentalement. Pendant la saison de végétation, la composition isotopique du Mg des solutions de sol dans les horizons de surface n’est pas le résultat d’un simple mélange et s'explique par le rôle essentiel du prélèvement et du recyclage biologique. La composition isotopique du ruisseau fluctue avec le débit. Elle est alimentée, soit par les eaux de ruissellement, soit par des eaux ayant un trajet plus long reflétant les interactions eau-roche en profondeur, et qui masquent, sur ce site d'étude, l'éffet de la végétation observé dans les horizons supérieurs du sol. L'ensemble de ces études démontre l'intérêt d'exploiter ce nouveau traceur isotopique à l'échelle d'un sol ou d'un écosystème, mais met également en évidence ses limites à plus grande échelle The knowledge of biogeochemical cycles in ecosystems and the biological processes responsible for the mobility of elements in soil is still a challenge. Some studies show the important role of plants on mineral weathering and mobilization of elements in the environment. However, identification and quantification of biological mechanisms behind the dynamics of the elements are still improving. On a global scale, or even a smaller scale such as a watershed, the impact of plants on dissolved elements carried by rivers is difficult to quantify. Therefore, the objective of this thesis was to develop and use a new isotopic tracer to allow identification of altered mineral phases and biological processes involved. Among the elements for which it is now possible to characterize accurately the isotopic signatures, magnesium (Mg) has been chosen (1) because of its link with the carbon cycle, and (2) because it represents a macronutrient essential for living organisms: it is particularly important for plant growth. Thus, the dynamics of Mg will depend on the biological and physico-chemical mechanisms implemented to its mobilization and/or assimilation. The first part of this thesis has been devoted to the development of a protocol for chemical and analytical analysis of Mg isotopes in a wide range of samples. This protocol was validated by measuring the Mg isotope compositions of various reference materials including typical continental crust rocks, plants and waters. It was then applied to study the role of vegetation in the biogeochemical cycling of Mg. A first study was carried out under controlled conditions to quantify the Mg isotope fractionation during plant growth, using two plant species and two different sources of Mg (directly available for plant nutrition (in solution) or not (in the structure of minerals). Both plant species are systematically enriched in heavy isotopes relative to Mg initial sources. Within the plant, the light isotopes preferentially migrate from roots to leaves. This fractionation during the translocation of Mg within the plant seems even stronger the source is poor in Mg, suggesting a key role in the growth environment. For the first time, Mg isotope compositions of natural plants were analyzed, and show a range not significantly different from that of the continental rocks and silicate rivers. A study conducted on a small silicate watershed in Vosges (Northeast of France) shows that the Mg isotope compositions of the herbaceous plant or young spruce reflects the same sense of fractionation than those identified experimentally. During the growing season, the Mg isotopic composition of soil solutions in the surface horizons cannot be explained by a simple mixture and reflect the essential role of Mg uptake by plant and biological recycling via litter degradation. The isotope composition of Mg of the stream varies with the discharge. The streamwater results from either soil surface runoff or water, with a long residence time in the saprolith reflecting water-rock, precipitation-dissolution, interactions. All these studies demonstrate the interest to exploit this new tracer isotope at a soil or ecosystem scale, but also highlight its limits on a larger (continental) scale

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Palmiéri, Julien. "Modélisation biogéochimique de la mer Méditerranée avec le modèle régional couplé NEMO-MED12/PISCES." Thesis, Versailles-St Quentin en Yvelines, 2014. http://www.theses.fr/2014VERS0061/document.

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Abstract:

La mer Méditerranée est considérée comme un point chaud du changement climatique. Cette région très peuplée au climat aride devrait voir son climat devenir plus chaud et plus aride encore, tout en subissant une pression anthropique toujours plus forte. Dans ce contexte, de nombreuses données physiques et biogéochimiques sont actuellement relevées en mer Méditerranée, dans le cadre du projet MERMEX, afin de mieux étudier et comprendre les cycles biogéochimiques en mer Méditerranée. Complémentaire aux mesures, la modélisation est un outil unique pour aider à comprendre et quantifier les processus contrôlant la biogéochimie marine de la Méditerranée, ses spécificités et son évolution future. Dans cette étude, nous proposons la mise en place, et l’évaluation d’un modèle régional couplé dynamique - biogéochimie marine (NEMO-PISCES), à haute résolution, qui sera le premier modèle couvrant l’intégralité de la mer Méditerranée disponible pour la communauté MERMEX. Ainsi, après avoir évalué la dynamique du modèle NEMO-MED12, utilisée comme forçage, grâce à une simulation de traceurs passifs (CFC), nous effectuons les premières utilisations de cet outil, avec lequel (i) nous évaluons la quantité de carbone anthropique en mer Méditerranée grâce à une approche par perturbation, ainsi que l’acidification associée des masses d’eau ; (ii) nous effectuons une étude des régimes trophiques en mer Méditerranée, tels que perçus par le modèle, sur différentes couches de la zone euphotique The Mediterranean Sea is considered as a hot spot of climate change. This arid region, already under high anthropogenic influence, is said to become even warmer and drier, with still an increasing anthropogenic pressure. In this context, numerous physical and biogeochemical data are currently collected in the Mediterranean Sea, within the MERMEX project, enabling to better study and understand the Mediterranean biogeochemical cycles. Complementary to in-situ observations, modelling is an unique tool that helps to understand and quantify biogeochemical controling processes in the Mediterranean Sea, its specificity, and its evolution. In this study, we propose the setting and evaluation of a regional, high resolution, marine dynamicalbiogeochemical coupled model (NEMO-PISCES). It will be the first model available for the MERMEX community, that covers the whole Mediterranean Sea. Therefor, after the evaluation of NEMO-MED12 dynamical forcing fields, within passive tracers simulation (CFC), firsts use of this tool have been made : (i) we have evaluated anthropogenic carbon uptake and induced acidification of the Mediterranean Sea, within a perturbation approach ; (ii) we have analysed Mediterranean Sea trophic regimes, as represented by the model, for different layers of the photic zone

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Palmiéri, Julien. "Modélisation biogéochimique de la mer Méditerranée avec le modèle régional couplé NEMO-MED12/PISCES." Electronic Thesis or Diss., Versailles-St Quentin en Yvelines, 2014. http://www.theses.fr/2014VERS0061.

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La mer Méditerranée est considérée comme un point chaud du changement climatique. Cette région très peuplée au climat aride devrait voir son climat devenir plus chaud et plus aride encore, tout en subissant une pression anthropique toujours plus forte. Dans ce contexte, de nombreuses données physiques et biogéochimiques sont actuellement relevées en mer Méditerranée, dans le cadre du projet MERMEX, afin de mieux étudier et comprendre les cycles biogéochimiques en mer Méditerranée. Complémentaire aux mesures, la modélisation est un outil unique pour aider à comprendre et quantifier les processus contrôlant la biogéochimie marine de la Méditerranée, ses spécificités et son évolution future. Dans cette étude, nous proposons la mise en place, et l’évaluation d’un modèle régional couplé dynamique - biogéochimie marine (NEMO-PISCES), à haute résolution, qui sera le premier modèle couvrant l’intégralité de la mer Méditerranée disponible pour la communauté MERMEX. Ainsi, après avoir évalué la dynamique du modèle NEMO-MED12, utilisée comme forçage, grâce à une simulation de traceurs passifs (CFC), nous effectuons les premières utilisations de cet outil, avec lequel (i) nous évaluons la quantité de carbone anthropique en mer Méditerranée grâce à une approche par perturbation, ainsi que l’acidification associée des masses d’eau ; (ii) nous effectuons une étude des régimes trophiques en mer Méditerranée, tels que perçus par le modèle, sur différentes couches de la zone euphotique The Mediterranean Sea is considered as a hot spot of climate change. This arid region, already under high anthropogenic influence, is said to become even warmer and drier, with still an increasing anthropogenic pressure. In this context, numerous physical and biogeochemical data are currently collected in the Mediterranean Sea, within the MERMEX project, enabling to better study and understand the Mediterranean biogeochemical cycles. Complementary to in-situ observations, modelling is an unique tool that helps to understand and quantify biogeochemical controling processes in the Mediterranean Sea, its specificity, and its evolution. In this study, we propose the setting and evaluation of a regional, high resolution, marine dynamicalbiogeochemical coupled model (NEMO-PISCES). It will be the first model available for the MERMEX community, that covers the whole Mediterranean Sea. Therefor, after the evaluation of NEMO-MED12 dynamical forcing fields, within passive tracers simulation (CFC), firsts use of this tool have been made : (i) we have evaluated anthropogenic carbon uptake and induced acidification of the Mediterranean Sea, within a perturbation approach ; (ii) we have analysed Mediterranean Sea trophic regimes, as represented by the model, for different layers of the photic zone

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Oubelkheir, Kadija. "Caractérisation biogéochimique de provinces océaniques à l'aide d'indicateurs bio-optiques, à diverses échelles spatio-temporelles." Aix-Marseille 2, 2001. http://www.theses.fr/2001AIX22044.

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Pagès, Rémi. "Étude de l'impact du changement climatique et des apports terrigènes en éléments nutritifs sur le fonctionnement biogéochimique de la mer Méditerranée à l'aide de la modélisation couplée physique/biogéochimie." Electronic Thesis or Diss., Aix-Marseille, 2020. http://www.theses.fr/2020AIXM0104.

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Abstract:

La mer Méditerranée (MED) est maintenant clairement identifiée comme étant une zone très sensible au changement climatique. La question de fond qui a guidé l’ensemble de ce travail peut être résumée de la façon suivante :\\ Comment la biogéochimie de la MED est-elle susceptible de réagir face à des changements dans les apports fluviaux et au changement climatique ?\\ La première étape de ce travail a été d'évaluer le modèle couplé (off-line) NEMO-MED12/Eco3M-MED au regard des observations disponibles. A l'issue de ce travail préliminaire, nous nous sommes intéressés aux effets, sur la biogéochimie de la MED des variations observées depuis les années 80 sur les apports terrigènes (fleuves et ruissellements) en éléments nutritifs. Cette thèse a permis de montrer que leurs variations ont significativement influé sur la biogéochimie de la MED. Ce premier résultat montre la nécessité d'inclure dans les scénarios d'évolution climatique, des apports fluviaux en éléments nutritifs pertinents.\\La deuxième partie a eu pour objectif d'étudier les effets sur la biogéochimie de la MED des seules variations des forçages hydrodynamiques induites par le changement climatique. Pour se faire, le scénario RCP 8.5 du GIEC a été utilisé pour forcer le modèle couplé. Les simulations réalisées dans le cadre de cette thèse ont montré un effet significatif de ces changements physiques sur la biogéochimie de la MED, tels qu'une diminution de la production primaire intégrée (-10\%) et de l'export de carbone à 1000 m (-15 à -20\%). Il est probable que les apports d'éléments nutritifs par les fleuves joueront un rôle de plus en plus important dans la biogéochimie de la MED dans le future The Mediterranean Sea (MED) is now clearly identified as an area highly sensitive to climate change. The fundamental question that has guided all this work can be summarized as follows: \\ How is the biogeochemistry of the MED likely to react to changes in riverine inputs and climate change? \\The first step of this work was to evaluate the coupled (off-line) NEMO-MED12/Eco3M-MED model in the light of available observations. At the end of this preliminary work, we were interested in the effects on the biogeochemistry of the MED of the variations observed since the 1980s on the terrigenous nutrient inputs (rivers and runoff). This thesis has shown that their variations have significantly influenced the biogeochemistry of the MED. This first result shows the need to include in the climate evolution scenarios, river inputs in relevant nutrients.\The second part aimed at studying the effects on the biogeochemistry of the MED of variations in hydrodynamic forcings induced by climate change. To do so, the IPCC RCP 8.5 scenario was used to force the coupled model. The simulations carried out within the framework of this thesis showed a significant effect of these physical changes on the biogeochemistry of the MED, such as a decrease in integrated primary production (-10%) and carbon export at 1000 m (-15 to -20%). It is likely that nutrient inputs from rivers will play an increasingly important role in the biogeochemistry of the MED in the future

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Joubert, Antoine. "Etude de l’effet de facteurs environnementaux sur les processus biogéochimiques de mobilisation du Pb, Zn, Cd, As et Hg dans les sols : Modélisation empirique de la mobilité et phytodisponibilité des ETM." Thesis, Nancy 1, 2008. http://www.theses.fr/2008NAN10019/document.

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Abstract:

La pollution des sols par les Eléments Traces Métalliques est un problème majeur car, contrairement aux autres milieux, le sol possède une plus faible capacité à s’épurer. Les différents modèles empiriques exprimant la solubilité et le coefficient de distribution Kd de ces polluants inorganiques dans les sols ne tiennent pas compte de l’influence des facteurs environnementaux. Le travail de thèse a consisté à étudier l’effet de facteurs environnementaux, dits « sensibles au changement global », sur la mobilité de Cd, Pb, Zn, As et Hg dans les sols, à l’aide d’un plan factoriel fractionnaire 24-1. Onze échantillons de sol représentatifs de 3 sites d’études industriels et agricoles des bassins de la Meuse et de l’Ebre ont été étudiés dans le cadre du projet européen AQUATERRA. Le comportement de As n’est pas significativement corrélé à la nature intrinsèque des échantillons de sol mais à l’augmentation de la température et à une condition anoxique. Ces facteurs stimulent les activités microbiennes de solubilisation de As tels que réduction dissolutive microbienne des oxyhydroxydes de Fe et la réduction de As(V). La forte implication de l’activité microbienne permet de modéliser la mobilité de As en fonction des facteurs environnementaux, pour l’ensemble des 11 échantillons de sol. A l’inverse, le comportement de Cd, Pb et particulièrement Zn, est très significativement corrélé à la nature des échantillons de sol et notamment le pH du sol. Enfin, la phytodisponibilité de Cd, Pb, Zn et As a été estimée, à l’aide d’un système à compartiment, et modélisée de manière empirique, afin de permettre une meilleure compréhension des phénomènes de transfert sol-plante Pollution induced by trace elements in soils is a major environmental problem because, compared to atmospheric and water pollution, the soil environment is much less resilient. Few studies have been conducted on the effect of environmental factors on trace elements mobility. The different empirical models expressing trace elements solubility and distribution coefficient in soils don’t take into account the effect of these factors. The thesis study the effect of global-change-sensitive factors on Cd, Pb, Zn, As and Hg mobility in soils, using a 24-1 fractional factorial design. Eleven soil samples representative of the 3 industrial and agricultural studied sites of the Meuse and Ebro basins have been studied in the framework of the European AQUATERRA project. As behaviour is not significatively linked to intrinsic nature of soil samples but to the temperature increase and to an anaerobic condition. These factors stimulate microbial activities involved in As solubilisation processes such as microbial dissolutive reduction of Fe oxyhydroxydes and As(V) reduction. The strong influence of microbial activity allow to model As mobility as a function of environmental factors for the whole 11 soil samples. On the contrary, Cd, Pb and above all Zn behaviour, are correlated very significatively to the nature of soil samples like soil pH. Finally, Cd, Pb, Zn and As phytoavailability have been assessed thanks to a compartment system and modelled empirically which aims to better estimate of soil-plant transfer processes

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Rwabuhungu, Rwatangabo Digne. "Etude du comportement biogéochimique du carbone dans le lac Kivu au nord-ouest du Rwanda." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2008. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/210422.

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Abstract:

RésuméLe Rift Est-Africain comprend plusieurs grands lacs, dont le lac Kivu situé entre 1°34’et 2°30’ de latitude Sud et compris entre 28°50’ et 29°23’ de longitude Est. Ce lac,localisé au nord-ouest du Rwanda à la frontière avec la République Démocratique duCongo, présente une spécificité unique au monde: ses eaux profondes contiennentune gigantesque quantité de gaz dissous (3/4 de dioxyde de carbone (CO2), 1/4 degaz méthane (CH4)).Les études antérieures indiquent que les eaux du lac Kivu présentent une structurestratifiée particulière qui se décline en 13 couches dans le bassin principal. Nousavons établi une nouvelle stratification, en quatre couches de la colonne d’eau dansce bassin sur base des données physico-chimiques mais aussi, en tenant comptetout particulièrement du comportement biogéochimique du carbone. Cette structuresimplifiée permettra une meilleure évaluation de l’impact environnemental et unegestion durable de l’exploitation du gisement de gaz méthane du lac Kivu.Un suivi détaillé de plusieurs paramètres physico-chimiques, biogéochimiques ainsique des éléments majeurs, mineurs et en trace, présents dans le bassin principal dulac, dans sa partie rwandaise en un point fixe au large de Kibuye, durant la petitesaison sèche, apporte un éclairage plus précis de leur distribution dans la colonned’eau. Une étude de la variation spatio-temporelle de ces paramètres est réaliséeaussi bien à Kibuye qu’à Gisenyi et ce durant les différentes saisons pour, entreautres, servir de base de données nécessaire à toute comparaison ultérieure.L’origine des gaz dissous dans le lac Kivu a fait l’objet de plusieurs études ethypothèses. Les deux principaux gaz dissous du lac ont un élément biogéochimiqueen commun: le carbone. Par des mesures isotopiques et par comparaison avec lesystème limnologique du lac Tanganyika voisin, la correspondance de l’alluregénérale de la distribution comparée du carbone inorganique dissous (DIC), del’alcalinité totale et du δ13CDIC dans les deux lacs indique notamment que lesprocessus à l’origine du gaz méthane du lac Kivu ne sont pas liés au magmatisme, nià des phénomènes thermocatalytiques. Nous pensons que le carbone, et parconséquent le gaz méthane du lac Kivu, est d’origine phytoplanctonique.L’explication par une étude hydrogéologique et pédologique de l’origine de lastratification pérenne de la colonne d’eau du lac Kivu constitue un point de vueintéressant. Une autre perspective serait, celle visant à établir par des donnéesbiogéochimiques, le taux de régénération du gaz méthane du lac Kivu afin d’endéterminer la durée d’exploitabilité réelle. Doctorat en Sciences info:eu-repo/semantics/nonPublished

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Mosango, Mbokuyo. "Contribution à l'étude botanique et biogéochimique de l'écosystème forêt en région équatoriale (Ile Kongolo, Zaïre)." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 1990. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/213130.

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Gutknecht, E. "Interactions côte-large dans le système de l'upwelling du Benguela par modélisation couplée physique/biogéochimique." Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01025551.

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Abstract:

Le principal objectif de cette thèse est d'étudier les interactions entre l'océan côtier et l'océan ouvert dans la zone de l'upwelling du Benguela, située au large des côtes d'Afrique du Sud et de Namibie, à l'aide d'un outil numérique et de données satellites et in-situ. Un modèle biogéochimique adapté à la zone d'étude (BioBUS ; Biogeochemical model for the Benguela Upwelling System), prenant en compte les processus caractéristiques des systèmes d'upwelling de bord Est et des zones de minimum d'oxygène associées a été développé, puis couplé au modèle hydrodynamique ROMS, afin de mettre au point une configuration réaliste centrée sur le système de l'upwelling de Namibie (sous-système Nord du Benguela), zone d'étude de cette thèse. Ces travaux de thèse ont permis d'améliorer notre compréhension des systèmes d'upwelling de bord Est (EBUS), notamment leurs impacts locaux et régionaux, ainsi que les couplages physiques/biogéochimiques dans ces systèmes. A l'issue de ces travaux de thèse, les apports d'azote depuis la zone de l'upwelling vers le gyre oligotrophe de l'océan Atlantique Sud ont été estimés (0.38 molN.m-2.yr-1) et sont comparables aux autres sources d'azote (dépôts atmosphériques, fixation biologique, ...) possibles de soutenir la production primaire dans le gyre subtropical (de 0.01 à 0.24 molN.m-2.yr-1). Les pertes d'azote par dénitrification et anammox liées à la zone de minimum d'oxygène (2.2 108 molN.yr-1) sont du même ordre de grandeur que les pertes par émission de N2O vers l'atmosphère (5.5 108 molN.yr-1), mais sont sous-estimées par rapport aux quelques estimations in-situ dont nous disposons. Les flux de N2O à l'interface océan-atmosphère dans cette région sont clairement significatifs pour le budget atmosphérique de N2O. En effet, même si la surface de la zone ne représente pas plus de 1.2% des EBUS, ces émissions de N2O contribuent à 4% des émissions de N2O dans les EBUS. Enfin, ces travaux de thèse montrent l'importance des processus à mésoéchelle dans le transport total d'azote au large du plateau continental Namibien.

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Hoch, Thierry. "Modélisation du cycle biogéochimique des éléments limitant la production biologique en Manche (N, P, SI)." Paris 7, 1995. http://www.theses.fr/1995PA077121.

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Abstract:

Ce travail presente un modele du cycle du phytoplancton en manche, a travers l'etude des cycles de l'azote, du phosphore et du silicium. Ces elements ont ete choisis car ils limitent potentiellement la production primaire dans cette zone. Le modele final est issu d'un couplage entre un modele physique et un modele biologique, qui represente ces elements sous les formes inorganique dissoute, phytoplanctonique, detritique et organique benthique. Le modele physique horizontal initial est issu d'un schema en boites, auquel a ete couple un modele vertical bicouche thermo-halin. Une simulation a l'aide d'un modele tri-dimensionnel a maillage fin est egalement presentee en fin de these. Les resultats mettent en evidence l'importance de la stratification dans la date d'apparition du bloom planctonique et des concentrations en sels nutritifs dans l'intensite du pic. Neanmoins, la simulation de la periode 1978-1992 montre que les fluctuations interannuelles des conditions meteorologiques prevalent sur celles des apports terrigenes en sels nutritifs quant au controle de la production primaire en manche. Par ailleurs, les plus fortes productions primaires sont observees dans les zones brassees et peu turbides du centre de la manche orientale

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Gutknecht, Élodie. "Interactions côte-large dans le système de l'upwelling du Benguela par modélisation couplée physique/biogéochimique." Toulouse 3, 2011. http://thesesups.ups-tlse.fr/2713/.

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Abstract:

Le principal objectif de cette thèse est d'étudier les interactions entre l'océan côtier et l'océan ouvert dans la zone de l'upwelling du Benguela, située au large des côtes d'Afrique du Sud et de Namibie, à l'aide d'un outil numérique et de données satellites et in-situ. Un modèle biogéochimique adapté à la zone d'étude (BioBUS ; Biogeochemical model for the Benguela Upwelling System), prenant en compte les processus caractéristiques des systèmes d'upwelling de bord Est et des zones de minimum d'oxygène associées a été développé, puis couplé au modèle hydrodynamique ROMS, afin de mettre au point une configuration réaliste centrée sur le système de l'upwelling de Namibie (sous-système Nord du Benguela), zone d'étude de cette thèse. Ces travaux de thèse ont permis d'améliorer notre compréhension des systèmes d'upwelling de bord Est (EBUS), notamment leurs impacts locaux et régionaux, ainsi que les couplages physiques/biogéochimiques dans ces systèmes. A l'issue de ces travaux de thèse, les apports d'azote depuis la zone de l'upwelling vers le gyre oligotrophe de l'océan Atlantique Sud ont été estimés (0. 38 molN. M-2. Yr-1) et sont comparables aux autres sources d'azote (dépôts atmosphériques, fixation biologique,. . . ) possibles de soutenir la production primaire dans le gyre subtropical (de 0. 01 à 0. 24 molN. M-2. Yr-1). Les pertes d'azote par dénitrification et anammox liées à la zone de minimum d'oxygène (2. 2 108 molN. Yr-1) sont du même ordre de grandeur que les pertes par émission de N2O vers l'atmosphère (5. 5 108 molN. Yr-1), mais sont sous-estimées par rapport aux quelques estimations in-situ dont nous disposons. Les flux de N2O à l'interface océan-atmosphère dans cette région sont clairement significatifs pour le budget atmosphérique de N2O. En effet, même si la surface de la zone ne représente pas plus de 1. 2% des EBUS, ces émissions de N2O contribuent à 4% des émissions de N2O dans les EBUS. Enfin, ces travaux de thèse montrent l'importance des processus à mésoéchelle dans le transport total d'azote au large du plateau continental Namibien The main objective of this PhD thesis is the study of the shelf/offshore interactions in the Benguela upwelling system, off South African and Namibian coasts, using a numerical model as well as satellite and in-situ data. A Biogeochemical model adapted for the Benguela Upwelling System (BioBUS), taking into account the main processes linked with eastern boundary upwelling systems and associated oxygen minimum zones, has been developed and coupled with the ROMS hydrodynamical model, in order to implement a realistic configuration in the Namibian upwelling system (Northern Benguela), the studied area of this PhD thesis. This PhD thesis contributes to the improvement of the physical/biogeochemical couplings as well as the understanding of the Eastern Boundary Upwelling Systems (EBUS) and their local and regional impact. Nitrogen inputs from the upwelling area to the South Atlantic oligotrophic gyre were estimated (0. 38 molN. M-2. Yr-1) and are of the same order as other possible N sources (such as atmospheric deposition, biological fixation,. . . ) sustaining primary production in the subtropical gyre (from 0. 01 to 0. 24 molN. M-2. Yr-1). Nitrogen losses by denitrification and anammox processes linked with the oxygen minimum zone (2. 2 108 molN. Yr-1) have the same order of magnitude than N2O outgasing to the atmosphere (5. 5 108 molN. Yr-1), however they are underestimated when compared with in-situ estimations. Air-sea N2O fluxes are clearly significant in this area for the atmospheric N2O budget. Indeed, even if this area represents 1. 2% of the EBUS, its estimated N2O emission contributes to 4% of the EBUS emissions. Furthermore, this PhD thesis shows the important role of mesoscale processes in the nitrogen total transport off the Namibian continental shelf

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Bellot, Cécile. "Evolution du fonctionnement sédimentologique et biogéochimique d'un bief de rivière suite à l'effacement d'ouvrages hydrauliques." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01070010.

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Abstract:

L'Orge est une petite rivière de plaine fortement segmentée, du bassin parisien. En 2010, elle comptait en moyenne un clapet tous les kilomètres sur sa partie aval. Pour rétablir la continuité écologique du cours d'eau, le Syndicat de l'Orge efface progressivement ces ouvrages. L'objet de cette thèse est le suivi biogéochimique, hydro-sédimentaire et écologique d'un bief de l'Orge de 6 km où 3 clapets consécutifs ont été effacés.Les hauteurs d'eau dans la rivière ayant baissé, des bancs de vase ont été mis à l'air. Ces banquettes de sédiments subissent des séquences d'inondation/exondation au rythme des crues. Les transformations de l'azote et du soufre y sont particulièrement actives et dynamiques. Cependant, les faibles flux d'eau échangés (modélisation) limitent l'impact des banquettes sur la rivière. Des processus intenses de précipitation/solubilisation des sulfates, liés aux variations des niveaux d'eau, ont une importance non négligeable sur la dégradation de la matière organique et la production d'ammonium dans la banquette.La capacité de transport de sédiments de la rivière a fortement évolué suite aux effacements, ce qui se traduit par l'apparition d'une granulométrie plus grossière en fond de lit. Ont été évalué la nouvelle vitesse de transit des particules charriées et le temps nécessaire pour atteindre un nouvel équilibre du lit et des espèces biologiques qui y vivent. Les indicateurs biologiques montrent que les effacements améliorent l'habitabilité de la rivière.Ces suivis montrent l'impact positif des effacements de barrage sur une rivière de plaine, même si un suivi dans la durée reste nécessaire pour confirmer les évolutions mises en évidence.

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Bellot, Cécile. "Evolution du fonctionnement sédimentologique et biogéochimique d'un bief de rivière suite à l'effacement d'ouvrages hydrauliques." Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066130.

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Abstract:

L’Orge est une petite rivière de plaine fortement segmentée, du bassin parisien. En 2010, elle comptait en moyenne un clapet tous les kilomètres sur sa partie aval. Pour rétablir la continuité écologique du cours d’eau, le Syndicat de l’Orge efface progressivement ces ouvrages. L'objet de cette thèse est le suivi biogéochimique, hydro-sédimentaire et écologique d'un bief de l’Orge de 6 km où 3 clapets consécutifs ont été effacés.Les hauteurs d’eau dans la rivière ayant baissé, des bancs de vase ont été mis à l'air. Ces banquettes de sédiments subissent des séquences d’inondation/exondation au rythme des crues. Les transformations de l’azote et du soufre y sont particulièrement actives et dynamiques. Cependant, les faibles flux d’eau échangés (modélisation) limitent l’impact des banquettes sur la rivière. Des processus intenses de précipitation/solubilisation des sulfates, liés aux variations des niveaux d’eau, ont une importance non négligeable sur la dégradation de la matière organique et la production d’ammonium dans la banquette.La capacité de transport de sédiments de la rivière a fortement évolué suite aux effacements, ce qui se traduit par l’apparition d'une granulométrie plus grossière en fond de lit. Ont été évalué la nouvelle vitesse de transit des particules charriées et le temps nécessaire pour atteindre un nouvel équilibre du lit et des espèces biologiques qui y vivent. Les indicateurs biologiques montrent que les effacements améliorent l’habitabilité de la rivière.Ces suivis montrent l’impact positif des effacements de barrage sur une rivière de plaine, même si un suivi dans la durée reste nécessaire pour confirmer les évolutions mises en évidence Orge is a lowland river from Seine’s watershed, France. In 2010, Orge River was highly segmented with on average one dam (< 2m) every kilometer in downstream part. To restore the ecological continuity of the river, the “Syndicat de l’Orge” gradually removes these little dams. The purpose of this thesis is the monitoring of hydro-morphology, biogeochemistry and ecological of a section of 6 km of Orge where 3 consecutive dams have been removed in spring 2010.After the water level decrease, some previously drowned sediment deposits appear along the river bank. These sediment banks are frequently inundated by high flows. Nitrogen and sulfate processes are very intense onto these banks. However, a model shows that water fluxes limited biochemical impact of sediment banks on the river. Intense precipitation/solubilization sulfate processes, link with water level variations, have a significant importance on organic matter degradation and ammonium production in sediment banks.The sediment transport capacity of the river has changed significantly after dam removal. It results in an increase of the maximum transportable diameter of the river, leading to the appearance of a coarser bed in-situ. It was possible to evaluate the new transit speed of particles carried along and highlight the time required to reach a new equilibrium of the bed and the biological species that live there. Biological indicators show that removals enhanced the livability of the river.All these studies show the positives impacts of dam removal on a lowland river, even if a monitoring in time is still needed to confirm the first developments highlighted here

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Jourdain, Bruno. "Etude du maillon atmosphérique du cycle biogéochimique du soufre aux hautes latitudes sud (station Dumont d'Urville)." Phd thesis, Université Joseph Fourier (Grenoble), 2001. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00693953.

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Abstract:

L'atmosphère des hautes latitudes sud demeure très peu documentée à l'heure actuelle. Or, la compréhension des systèmes biogéochimiques à ces latitudes est nécessaire tant pour l'interprétation des archives glaciaires que pour évaluer l'importance de ces régions dans le climat actuel et futur, en liaison notamment avec les émissions océaniques de diméthylsulfure (DMS). Des études de distributions en taille de l'aérosol sur la base côtière antarctique de Dumont d'Urville ont permis de mieux cerner les problèmes de fractionnement de l'aérosol marin par rapport à la composition de l'eau de mer. En hiver, un déficit de sulfate par rapport au sodium ou au chlore est observé. La chronologie et l'ampleur de ce phénomène ont pu être précisés, dans le but de quantifier le nss-sulfate hivernal. Un second phénomène de fractionnement du sel de mer, lié à la remobilisation de HCI et traduit par un déficit de chlore par rapport au sodium, se révèle peu marqué sur le site suite à la combinaison de plusieurs paramètres, parmi lesquels l'influence locale d'émissions ornithogéniques alcalines. Depuis fin 1998, des mesures de DMS et de DMSO complètent les prélèvements d'aérosols continus depuis 1991. Après trois années de mesures, il apparaît une très grande variabilité interannuelle des teneurs en DMS liée à une variabilité importante de la source océanique locale en été. Si les niveaux de DMS paraissent fortement dépendants de cette source à une échelle locale, les espèces oxydées (MSA, sulfate) sont plutôt représentatives en été des émissions océaniques à une échelle régionale. En hiver, leurs teneurs sont très faibles (15 à 20 ng/m3 de nss-sulfate, hors perturbation volcanique, dont une moitié serait d'origine biogénique). Enfin, des études de photochimie en été ont confirmé l'importance d'un puits hétérogène du DMSO qui semble avoir une dépendance photochimique et s'inscrit comme étant une voie de production privilégiée de MSA particulaire.

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Harouiya, Najatte. "Etude expérimentale de la dissolution de l'apatite : impact sur le cycle biogéochimique dans le milieu naturel." Toulouse 3, 2005. http://www.theses.fr/2005TOU30198.

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L'objectif de ce travail est de comprendre la cinétique de dissolution de l'apatite lors des interactions eau-roche dans le milieu naturel. La vitesse de dissolution de l'apatite a été mesurée dans un système ouvert et fermé en fonction de la composition chimique de la solution et de la température. La réactivité de l'apatite est très importante en milieu acide et se traduit par des concentrations élevées en phosphore et en fluor. La dissolution et la précipitation du rhabdophane en présence d'apatite sont rapides, ce qui influence la signature des TR dans les eaux de surface. En présence de Pb, la dissolution de l'apatite est inhibée par la précipitation rapide d'une phase de phosphate de plomb. La présence des bactéries et des acides organiques augmente la vitesse de dissolution de l'apatite. La vitesse de dissolution du quartz et des feldspaths alcalins mesurée augmente en fonction de l'augmentation de la concentration du fluor dans la solution. A cause de sa grande réactivité, la présence d'apatite, même en faible quantité, peut avoir un effet considérable sur les cycles biogéochimiques The goal of this study is to understand the kinetics of apatite-water interaction in natural systems. Towards this goal steady-state dissolution rates of apatite have been measured in closed and open system as a function of aqueous solution composition and temperature. Apatite has a high reactivity in strongly acidic medium resulting in high concentrations of both aqueous phosphorous and fluoride. The dissolution and precipitation of rhabdophane in the presence of apatite are sufficiently rapid such that this process controls REE concentration and influence REE spectra of many near surface waters. In the presence of apatite, lead phosphate precipitates rapidly in supersaturated solutions and inhibits further apatite dissolution. The presence of bacteria and organic acids increase apatite dissolution rate. Measured quartz and alkali-feldspar dissolution rates are found to increase with increasing aqueous fluoride concentration. Due to its high reactivity the presence of even small amounts of apatite in soils may thus influence many important biogeochemical cycles

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Roux, Philippe. "Cycle biogéochimique du bore dans un écosystème forestier : étude de la hêtraie du site de Montiers." Thesis, Université de Lorraine, 2016. http://www.theses.fr/2016LORR0258/document.

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L’objectif de cette thèse est d’établir et comprendre le cycle biogéochimique du bore et de ses isotopes au sein d’un écosystème forestier. Dans ce contexte, beaucoup de questions subsistent à propos du cycle biogéochimique du bore dans les écosystèmes terrestres, à savoir : • Quelles sont les sources majeures de bore dans les écosystèmes forestiers ? • Quelles sont les types de transfert entre les différents compartiments de l’environnement ? • Quels mécanismes contrôlent ces échanges ? Pour établir ce cycle, nous allons quantifier les différents stocks (végétation, sol) et flux (apports atmosphériques dissous et particulaires, pluviolessivats, ruissellements de tronc, litières, profils de sol et drainage) de bore dans le site atelier de l’OPE situé dans la forêt domaniale de Montiers-Sur-Saulx (Meuse). Il est important de noter que nous utiliserons les isotopes du bore (11B et 10B) afin de comprendre la dynamique de son cycle biogéochimique ainsi que les échelles de temps des échanges ayant lieu entre les différents compartiments environnementaux. Au final, cette thèse se divise en quatre parties distinctes : 1. Une première partie de développement analytique, visant à la mise en place, l’extraction, la purification et la mesure du bore et de ses isotopes au sein des matrices végétales. 2. Une seconde partie focalisée sur les origines et mécanismes qui contrôlent les apports atmosphériques dissous et particulaires sur le site atelier de Montiers. 3. La troisième partie vise à établir les différents transferts de bore dans le système sol plante sur deux sols distincts : un rendisol, basique ainsi qu’un alocrisol, acide. Le but de cette démarche est d’évaluer dans un premier temps l’influence des composantes du cycle biogéochimique sur les transferts de bore puis, dans un second temps, d’évaluer l’influence des propriétés d’un sol sur la dynamique du cycle biogéochimique d’un écosystème. 4. La dernière partie vise à établir un modèle d'évolution du bore et de ses isotopes dans le système sol-plante. Ce modèle est principalement basé sur les observations réalisées durant l'année 2012 This thesis aims at establishing and understanding the biogeochemical cycle of boron and its isotopes within a forest ecosystem. In that context, many questions remain concerning the dynamics of boron within terrestrial ecosystems: • What are the major sources of boron? • What type of transfer occurs between the compartments of the environment? • What mechanisms are controlling those transfers? In order to establish this biogeochemical cycle, we quantified the different stocks (vegetation, humus and soil) and fluxes (atmospheric dust and dissolved deposition, throughfalls, stemfloxs, litterfall and drainage) of boron in the study site of Montiers. The use of boron isotopes will give us insight concerning the mechanisms controlling the dynamics of boron. This thesis is divided in 4 main parts: 1. The first part aims at establishing a new method of extraction, purification and measurement of boron and its isotopes within vegetation samples. 2. The second part focuses on the sources and mechanisms controlling boron within atmospheric dust and dissolved deposition on the study site of Montiers. 3. The third part aims at establishing the stocks and fluxes of boron on two distinct soils: a rendisoil (basic pH) and an alocrisoil (acid pH). The goal is to determine the influence of different soil properties on boron dynamics within its biogeochemical cycle. 4. The last part aims at establishing a model of boron and boron isotopes dynamics in the soil plant system. This model is mainly based of the measurement made in 2012

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Vilmin, Lauriane. "Modélisation du fonctionnement biogéochimique de la Seine de l'agglomération parisienne à l'estuaire à différentes échelles temporelles." Thesis, Paris, ENMP, 2014. http://www.theses.fr/2014ENMP0055/document.

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Abstract:

Dans le contexte des nouvelles exigences en termes de qualité des eaux du surface, les modèles hydro-écologiques s'avèrent être des outils indispensables pour compléter notre compréhension du fonctionnement du milieu ou prévoir l'impact sur la qualité de l'eau de nouvelles mesures. L'objectif de cette recherche est de tirer parti de l'outil de modélisation ProSe, et de le faire évaluer afin de compléter la compréhension du fonctionnement biogéochimique de la Seine. Dans une première étape, différents processus biogéochimiques sont implémentés, calibrés et validés indépendamment, grâce à des jeux de données disponibles sur un linéaire de 220 km (de Paris jusqu'à l'estuaire), à différents pas de temps, pour la période 2007-2012. Ces améliorations sont réalisées grâce à l'utilisation directe de résultats expérimentaux, à l'extrapolation de résultats de couplage entre expériences de laboratoire et modélisation biogéochimique, ou encore grâce à l'analyse de mesures haute fréquence in-situ. Le modèle ProSe est ensuite utilisé pour établir un bilan du fonctionnement biogéochimique de la Seine dans cette zone fortement anthropisée. L'effet des processus pélagiques et benthiques sur les différents cycles biogéochimiques (carbone, azote, phosphore) est quantifié, pour différentes conditions hydrologiques, en amont et en aval de la plus grosse station d'épuration de l'agglomération parisienne, qui traite les effluents de plus de 5 millions équivalent habitants. La précision spatio-temporelle du modèle est ensuite utilisée pour évaluer l'effet de la fréquence d'échantillonnage sur l'estimation des critères de qualité de l'eau au sens de la Directive Cadre sur l'Eau. Les résultats soulignent l'importance d'une représentation précise des processus physiques (hydrodynamique et processus hydro-sédimentaires) dans les modèles de qualité de l'eau pour parvenir à une simulation fiable des flux biogéochimiques dans le milieu et des échanges entre compartiment benthique et colonne d'eau. Ce travail illustre enfin toute l'utilité des modèles hydro-écologiques pour venir en appui au suivi du milieu dans le cadre des objectifs actuels d'amélioration de la qualité des milieux aquatiques Hydro-ecological models are essential to complete our knowledge of the functioning of aquatic systems. They can moreover be used to forecast the impact of new management strategies on the future water quality. The aim of this thesis is to use the hydro-ecological ProSe model to improve our understanding of the biogeochemical functioning of the Seine River downstream the Paris urban area. Simulated biogeochemical processes are first implemented, calibrated, and validated independently for the 2007-2012 period. For each one of these processes, appropriate methodologies are used. These methodologies include the direct use of experimentally obtained parameters, the upscaling of results from coupled laboratory experiments and stand-alone biogeochemical modelling, or the analysis of high frequency in-situ measurements. Different datasets, which are available at various time steps, allow the validation of these processes along the whole 220 km simulated stretch (from Paris to the entrance of the Seine River estuary). Once validated, the ProSe model is then used to assess the biogeochemical functioning of the Seine River along this highly anthropized stretch. The impact of pelagic and benthic processes on the different biogeochemical cycles (carbon, nitrogen, and phosphorus) is quantified for different hydrological conditions, up- and downstream the major waste water treatment plant of the Paris urban area, which treats the effluents of over 5 million population equivalent. The model is then used to assess the effect of the monitoring frequency on the estimation of the water quality as defined by the European Water Framework Directive. The results highlight the importance of a detailed representation of physical processes in hydro-ecological models for a reliable simulation of in-river biogeochemical fluxes and of exchanges at the sediment-water interface. Having in mind the present targets of the improvement of the quality of water bodies, this work illustrates the importance of hydro-ecological modelling as an essential complement to water quality monitoring strategies

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Dissertations / Theses on the topic 'Biogéochimique'

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