Academic literature on the topic 'Cycle biogéochimique du radium'

Ce travail porte sur le comportement du Ra au sein d’un écosystème forestier (Montiers, Meuse). Il s’appuie sur la mesure de plusieurs traceurs isotopiques (déséquilibres radioactifs, rapports 228Ra/226Ra et 87Sr/86Sr) dans les différents compartiments du système eau-sol-plante. Les objectifs étaient : 1) d’étudier la mobilité du Ra et ses ascendants radioactifs entre les fractions minérales séparées d’un profil de sol, 2) d’évaluer le transfert du Ra vers les compartiments eau-plante de l’écosystème, 3) de caractériser le transfert du Ra et son temps de résidence dans la végétation, 4) de réaliser le bilan du cycle biogéochimique du Ra. Ce travail montre une forte redistribution de U, Th et Ra en fonction de leurs affinités respectives avec les différentes fractions minérales du sol. Bien que le Ra soit très fortement associé à la fraction fine (&lt; 2µm) du sol, la végétation (hêtres) semble prélever le Ra des oxydes de fer du sol. Le transfert ultérieur de ce nucléide depuis les racines vers les parties aériennes de l’arbre est moins important que celui des autres alcalino-terreux, aboutissant à un temps de résidence dans la végétation de l’ordre de quelques années (2.6 ± 1.6 ans). Enfin, le cycle biogéochimique du Ra est caractérisé par un flux de dégradation de la litière souterraine plus important que celui lié à la litière de surface, par un apport atmosphérique en Ra négligeable et par un flux d'altération très important, ce dernier ne transitant pas par les solutions de sols gravitaires. Le Ra présent dans ces dernières provient presque exclusivement de la dégradation de la litière<br>This work investigates the behaviour of Ra within a forest ecosystem (Montiers, Meuse). It is based on the quantification of several isotopic tracers (U- and Th- series disequilibria, isotopic ratios of 228Ra/226Ra and 87Sr/86Sr) in the different compartments of the water-soil-plant system. The research goals were : 1) to study the mobility of Ra and its radioactive ascendants in the separated mineral fractions of a soil profile, 2) to evaluate the transfer of Ra to the water-plant system, 3) to characterise the transfer of Ra and its residence time onto the vegetation, 4) to realise an account of the biogeochemical cycle of Ra. This work shows a strong redistribution of U, Th and Ra depending on their respective affinities with the different mineral fractions of the soil. Despite being predominantly concentrated in the clay fraction (&lt;2 µm) of the soil, our findings indicate that trees (beeches) mostly extract Ra from the soil’s iron oxides. The subsequent transfer of this nuclide from the roots to the foliage is lesser than that of other alkaline-earth metals, leading to a vegetal residence time on the order of a few years (2.6 ± 1.6 years). Finally, the biogeochemical cycle of Ra is characterised by the degradation flux of fine-roots rather than that of leaves, by a negligible atmospheric input and by a strong weathering rate. Ra presents in the latter originates almost uniquely from litter degradation and does not pass through gravitational soil solutions

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 (&lt; 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<br>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 (&lt;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

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.

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<br>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

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

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)<br>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)

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

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

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<br>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