Dissertations / Theses: 'Processus biogéochimiques'

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Kessouri, Fayçal. "Cycles biogéochimiques de la mer Méditerranée : processus et bilans." Thesis, Toulouse 3, 2015. http://www.theses.fr/2015TOU30367/document.

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Abstract:

La Méditerranée est caractérisée par une grande variété de régimes trophiques qui s'explique par les apports fluviaux, les ratios azote/phosphore particulièrement élevés dans le bassin oriental, et par les processus hydrodynamiques en particulier le mélange vertical dans les régions situées au nord. Cette thèse qui s'inscrit dans le cadre du projet MerMEX, composante du chantier MISTRALS, a pour objectif l'étude des cycles biogéochimiques en Méditerranée. Elle s'appuie en particulier sur les observations acquises dans le cadre du projet DeWEx et sur la modélisation couplée physique biogéochimie 3D. À l'échelle du bassin et à l'échelle régionale du sous-bassin occidental. La première étude à l'échelle du bassin sur une période de 10 ans a permis d'effectuer une classification de régimes biogéochimiques, en fonction de leurs caractéristiques physiques et biogéochimiques. Les zones oligotrophes présentes au sud du bassin oriental et occidental sont caractérisées par une faible efflorescence et par de grandes profondeurs de nutriclines. Tandis qu'au nord du bassin, au large de Rhodes, en mer Adriatique et dans le bassin Liguro-provençal, le régime oligotrophe estival est suivi en hiver par une dynamique verticale intense, la convection profonde. Cette dernière est considérée comme le moteur de la circulation thermohaline. Elle entraine un enrichissement des eaux de surface en sels nutritifs qui permet une efflorescence rapide et intense au printemps. L'océan Atlantique représente une source de matière organique pour la Méditerranée. Cette mer représente en revanche une source de sels nutritifs pour l'Atlantique. Ensuite, un modèle à très haute résolution a été imbriqué dans le modèle de bassin pour quantifier les processus physiques et biologiques qui déterminent la variabilité temporelle de la disponibilité et de la stœchiométrie des sels nutritifs en Méditerranée nord-occidentale. La convection profonde hivernale entraîne une homogénéisation des propriétés biogéochimiques sur la colonne d'eau, et une stœchiométrie vers des valeurs estivales. Cette région bascule d'un régime d'eutrophie lors de la convection profonde vers un régime oligotrophe après le bloom de printemps. Lors du premier régime la production primaire est dominée par une production nouvelle en surface, alors que lors du deuxième régime la production phytoplanctonique de subsurface est essentiellement régénérée. Les masses d'eau adjacentes à la zone de convection et celles situées au sud sont caractérisées par une dominance de production régénérée toute l'année. Une partie de la matière organique particulaire est exportée en dessous de la couche épipélagique. Cet export de matière organique est variable et est fortement lié à la dynamique verticale des masses d'eau The Mediterranean Sea is characterized by various trophic regimes due to river inputs, as well as heterogeneous nitrogen to phosphorus ratios and hydrodynamic processes, in particular vertical mixing. The objective of this thesis that was performed in the framework of the MISTRALS program is the study of the biogeochemical cycles of these various regimes that composed the Mediterranean. It is mainly based on the in situ observations collected during DeWEx project and on 3D physical/biogeochemical modeling at the scale of the entire basin and at the regional of the western sub-basin. The first study is a ten-year basin scale study which allows an ecological classification, giving bioregions in function of their physical and biogeochemical properties. Southern oligotrophic areas in both eastern and western sub-basins are characterized by low efflorescence and deep nutriclines. While in the north, near Rhodes Island, in the southern Adriatic Sea and in the Liguro-Provencal sub-basin, the summer oligotrophic regime is altered annually by intense vertical dynamics, the deep convection. This process is considered as a driving force of the thermohaline circulation and entrains an enrichment of nutrients in surface layer which allows rapid and intense blooms in spring. The Mediterranean receives organic matter from the Atlantic Ocean, while, it is a source of inorganic matter for the Atlantic. In a second part of this thesis, a high resolution model on the western sub-basin was embedded in the basin model to quantify the physical and biological processes that determine the temporal variability of the nutrient stocks and their stoichiometry. The north-western Mediterranean turns from an eutrophic regime during deep convection to an oligotrophic regime after the spring bloom. During the eutrophic regime new production dominates the primary production at the surface while during the oligotrophic regime primary production is essentially associated to subsurface regenerated one. Adjacent water masses of the convection zone and west-southern regions are characterized by a dominance of regenerated production all over the year

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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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Yan, Chen. "Effets des antibiotiques sur les processus biogéochimiques et développement de l'antibiorésistance." Paris 6, 2012. http://www.theses.fr/2012PA066601.

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Abstract:

La contamination de l’environnement par les antibiotiques peut conduire à un risque de perturbation des processus biogéochimiques, en particulier la dénitrification et nitrification, dans les sédiments ou biofilms en station d’épuration (STEP). Les effets par les antibiotiques sur les processus biogéochimiques, à des concentrations rencontrées dans le milieu naturel, et à une exposition continue ne sont pas connus. Cette étude vise donc à examiner l’activité et les communautés bactériennes de dénitrification et de nitrification dans les sédiments et biofilms en STEP en présence d’antibiotiques, afin de déterminer les perturbations de ces processus par ces antibiotiques en présence de concentrations environnementales et thérapeutiques. Nous avons pu en déduire les comportements spécifiques des antibiotiques. La concentration minimale inhibitrice environnementale (CMI-E) des antibiotiques est également déterminée afin d’étudier les effets sur les communautés dénitrifiantes. Les résultats obtenus montrent que les antibiotiques étudiés ne modifient pas significativement l’activité de dénitrification et nitrification à concentrations environnementales. En présence de concentrations thérapeutiques cependant, les processus sont significativement inhibées bien que pas complétement. Les communautés bactériennes sont affectés par la présence des antibiotiques tant aux concentrations environnementales que thérapeutiques. Les résultats de CMI-E montre une adaptation de la communauté dénitrifiantes en faveur des espèces résistantes aux antibiotiques testés. Par ailleurs, les antibiotiques se comportement différemment dans les sédiments et dans les biofilms The presence of antibiotics in the environment could affect biogeochemical process, such as denitrification and nitrification in sediment or/and sewage plant, due to their action against bacteria. Studies regarding the effects of environmental relevant concentration antibiotics on resident microbial communities in environment are needed. The aim of this work was therefore to investigate the effects of antibiotics on denitrification and nitrification as well as microbial communities involved in these processes in the presence of environmental and therapeutic concentrations of antibiotics. In addition, antibiotics were determined in the initials and treated sediments and biofilms in order to investigate the fate of antibiotics. Minimal inhibitory concentrations of denitrifying enrichments (MIC-E) were determined in order to investigate effects of antibiotics on the denitrifying community. The results of this work showed that environmental concentrations of antibiotics did not significantly affect denitrification and nitrification activity; however, a significant inhibition, although incomplete, was observed in the presence of therapeutic concentrations. The diversity and structure of bacterial and denitrifying communities changed upon exposure to environmental and therapeutic antibiotic concentrations. Investigation of MIC-E showed that the denitrifying community was able to adapt under high antibiotic exposure which may favor antibiotic resistance. In addition to that, determination of antibiotics concentrations in sediments and biofilms showed that antibiotics behaved differently

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Resplandy, Laure. "Impacts biogéochimiques des processus de haute fréquence à l'échelle régionale et saisonnière." Paris 6, 2010. http://www.theses.fr/2010PA066089.

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Abstract:

L’objectif de ce travail était l'étude de l'impact de processus de haute fréquence (1-90 jours ; 10-100 km) sur l'évolution saisonnière et la distribution grande échelle de la production primaire dans l'océan. La nature et l'effet de ces processus sur la biogéochimie dépendent fortement du contexte régional dynamique. Afin d'obtenir une vision d'ensemble de ces mécanismes de couplage, trois régimes dynamiques caractéristiques des basses et moyennes latitudes ont été considérés : une région d'upwelling côtier dont l'intensité et les échanges côte-large sont modulés par une forte activité tourbillonnaire ; une région oligotrophe sous influence de coups de vent permettant les échanges entre surface et subsurface ; et enfin une région de bloom printanier où la dynamique saisonnière de la couche mélangée est modulée par la sub-mésoéchelle typique de l'océan ouvert.

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Quemeneur, Marianne. "Les processus biogéochimiques impliqués dans la mobilité de l’arsenic : recherche de bioindicateurs." Thesis, Nancy 1, 2008. http://www.theses.fr/2008NAN10088/document.

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Abstract:

Les bactéries jouent un rôle majeur dans la mobilité de l’arsenic (As) dans l’environnement. L’objectif de cette thèse était d’identifier les acteurs bactériens clés de la biotransformation de l’As pouvant être utilisés comme bioindicateurs du devenir de l’As dans les sites pollués. De nouveaux outils moléculaires ont été développés sur les gènes aoxB, codant la sous-unité catalytique de l’AsIII-oxydase, et validés pour analyser qualitativement et quantitativement les communautés AsIII-oxydantes. La pertinence de l’usage de ce gène comme marqueur fonctionnel a été démontrée par sa détection exclusive chez toutes les bactéries AsIII-oxydantes testées et une phylogénie AoxB cohérente et similaire à celle de l’ARNr 16S. Les approches de DGGE et de PCR en temps réel appliquées aux gènes aoxB ont permis d’évaluer rapidement et sensiblement les variations de communautés AsIII-oxydantes associées à différentes teneurs et spéciations d’As dans des eaux. La coexistence de diverses bactéries AsIII-oxydantes et AsV-réductrices a également été démontrée dans des sols industriels et agricoles. La microflore indigène est ainsi capable d’influencer la spéciation/mobilité de l’As initialement présent et/ou adsorbé sur des oxy-hydroxydes de fer selon les conditions redox du milieu. L’usage des gènes fonctionnels aoxB et arrA, marqueurs des bactéries AsIII-oxydantes et respirant l’AsV, est pertinent pour évaluer les transformations potentielles de l’As. L’effet de bactéries agissant indirectement sur la mobilité de l’As a également été révélé. La détection de ces activités bactériennes à l’aide d’outils moléculaires est prometteuse pour évaluer la mobilité de l’As dans un écosystème donné Bacteria can play a major role in the environmental mobility of arsenic (As). The aim of this study was to identify key bacterial players involved in the biotransformation of As and to use them as bioindicators or predictive tools of As behaviour in polluted sites. Novel molecular tools were developed based on the aoxB gene which encodes the catalytic subunit of AsIII-oxidase, and validated for use in the qualitative and quantitative analysis of the AsIII-oxidizing bacterial community. The aoxB gene was exclusively detected in all tested AsIII-oxidizing bacteria and AoxB and 16S rRNA gene phylogenies were broadly coherent, demonstrating the usefulness of the aoxB gene as a powerful functional marker. The application of DGGE and real-time PCR on aoxB genes allowed the rapid and sensitive evaluation of changes in the AsIII-oxidizing community as a function of As speciation and pollution level in surface and groundwaters. AsIII-oxidizers and AsV-reducers were found to coexist in tested soils. The crucial role of indirectly As-mobilizing bacteria was also revealed. Indigenous microflorae affected the speciation and mobility of As inherent within the environmental matrix and/or adsorbed on iron oxy-hydroxydes, according to redox conditions. The relevance of the use of aoxB and arrA genes, as functional markers of AsIII-oxidizers and AsV-reducers, respectively, to evaluate potential As transformation was demonstrated. The detection of these bacterial communities using molecular tools was shown to have great promise in the prediction of As mobility in the environment

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Quemeneur, Marianne. "Les processus biogéochimiques impliqués dans la mobilité de l’arsenic : recherche de bioindicateurs." Electronic Thesis or Diss., Nancy 1, 2008. http://www.theses.fr/2008NAN10088.

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Abstract:

Les bactéries jouent un rôle majeur dans la mobilité de l’arsenic (As) dans l’environnement. L’objectif de cette thèse était d’identifier les acteurs bactériens clés de la biotransformation de l’As pouvant être utilisés comme bioindicateurs du devenir de l’As dans les sites pollués. De nouveaux outils moléculaires ont été développés sur les gènes aoxB, codant la sous-unité catalytique de l’AsIII-oxydase, et validés pour analyser qualitativement et quantitativement les communautés AsIII-oxydantes. La pertinence de l’usage de ce gène comme marqueur fonctionnel a été démontrée par sa détection exclusive chez toutes les bactéries AsIII-oxydantes testées et une phylogénie AoxB cohérente et similaire à celle de l’ARNr 16S. Les approches de DGGE et de PCR en temps réel appliquées aux gènes aoxB ont permis d’évaluer rapidement et sensiblement les variations de communautés AsIII-oxydantes associées à différentes teneurs et spéciations d’As dans des eaux. La coexistence de diverses bactéries AsIII-oxydantes et AsV-réductrices a également été démontrée dans des sols industriels et agricoles. La microflore indigène est ainsi capable d’influencer la spéciation/mobilité de l’As initialement présent et/ou adsorbé sur des oxy-hydroxydes de fer selon les conditions redox du milieu. L’usage des gènes fonctionnels aoxB et arrA, marqueurs des bactéries AsIII-oxydantes et respirant l’AsV, est pertinent pour évaluer les transformations potentielles de l’As. L’effet de bactéries agissant indirectement sur la mobilité de l’As a également été révélé. La détection de ces activités bactériennes à l’aide d’outils moléculaires est prometteuse pour évaluer la mobilité de l’As dans un écosystème donné Bacteria can play a major role in the environmental mobility of arsenic (As). The aim of this study was to identify key bacterial players involved in the biotransformation of As and to use them as bioindicators or predictive tools of As behaviour in polluted sites. Novel molecular tools were developed based on the aoxB gene which encodes the catalytic subunit of AsIII-oxidase, and validated for use in the qualitative and quantitative analysis of the AsIII-oxidizing bacterial community. The aoxB gene was exclusively detected in all tested AsIII-oxidizing bacteria and AoxB and 16S rRNA gene phylogenies were broadly coherent, demonstrating the usefulness of the aoxB gene as a powerful functional marker. The application of DGGE and real-time PCR on aoxB genes allowed the rapid and sensitive evaluation of changes in the AsIII-oxidizing community as a function of As speciation and pollution level in surface and groundwaters. AsIII-oxidizers and AsV-reducers were found to coexist in tested soils. The crucial role of indirectly As-mobilizing bacteria was also revealed. Indigenous microflorae affected the speciation and mobility of As inherent within the environmental matrix and/or adsorbed on iron oxy-hydroxydes, according to redox conditions. The relevance of the use of aoxB and arrA genes, as functional markers of AsIII-oxidizers and AsV-reducers, respectively, to evaluate potential As transformation was demonstrated. The detection of these bacterial communities using molecular tools was shown to have great promise in the prediction of As mobility in the environment

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Roudesli, Sonia. "Modélisation des processus biogéochimiques à petite et moyenne échelle en Atlantique Nord Est." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00457103.

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Abstract:

Cette étude vise à estimer l'impact des échelles dynamiques, allant de la grande à la sub-mésoéchelle, sur la structure et le fonctionnement de l'écosystème planctonique, en s'appuyant sur la modélisation. Elle se situe en Atlantique Nord-Est dans le cadre du programme POMME. Une première partie étudie le cycle saisonnier de l'écosystème à partir d'une configuration 1D. En moyenne, le modèle montre un cycle annuel marqué, avec des flux de régénération importants, contraint par l'évolution de la profondeur de couche de mélange (MLD). Le modèle reproduit les variations méridiennes du cycle saisonnier et de l'amplitude des flux liées à la variabilité spatiale de la MLD. Une seconde partie, basée sur une configuration 3D, montre un écosystème contrasté entre les tourbillons à mésoéchelle et les eaux ambiantes. A sub-mésoéchelle, de forts gradients de MLD et de vitesses verticales modifient les apports de nutriments ainsi que la disponibilité en lumière, et donc la production primaire. Les trois échelles considérées ont une influence significative sur la distribution et la production planctonique, influence qui varie au cours du cycle saisonnier.

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Deborde, Jonathan. "Processus biogéochimiques des zones intertidales des systèmes lagunaires : le Bassin d'Arcachon (SW, France)." Bordeaux 1, 2007. http://www.theses.fr/2007BOR13479.

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Abstract:

Les environnements lagunaires, interfaces entre le continent et l'océan, sont sujets à d'importants apports continentaux qui supportent une forte production biologique. Cette richesse écologique unique en fait des écosystèmes parmi les plus productifs de la planète à l'origine d'une activité économique importante. La gestion et la préservation de ces milieux sont difficiles car l'étude des cycles biogéochimiques est encore incomplète. Dans le cadre de cette thèse, qui s'inscrit dans le Programme National d'Environnement Côtier "Chantier Littoral Atlantique" et l'ANR PROTIDAL, un effort particulier est mis sur le rôle des zones intertidales dans le bilan du métabolisme net du système lagunaire du Bassin d'Arcachon, les processus biogéochimiques aux différentes interfaces et leurs interactions avec les cycles tidaux, les mécanismes pélagiques et le degré de colonisation biologique du substrat à différentes échelles de temps (marée, saison). Il a été démontré que les eaux des chenaux tidaux drainant les platiers intertidaux à marée descendante étaient le résultat de la percolation, diffusion et advection d'eaux interstitielles anoxiques depuis les sédiments vaseux et sableux. Ces eaux sont enrichies en produits de dégradation de la matière organique, tels que l'ammonium, les phosphates, le SCO2(indice), le CH4(indice) et les métaux dissous. Un premier essai de bilan à l'échelle de la lagune démontre l'importance de ce processus de pompage tidal dans le budget global en sels nutritifs de la lagune. La colonisation du substrat par les herbiers de macrophytes apparaît comme un facteur déterminant sur les associations biologiques et les distributions géochimiques des espèces biogènes. Une stratification de l'eau interstitielle est observée sur certains profils reflétant leur production, leur consommation par les processus de minéralisation de la matière organique, leur prélèvement par le système racinaire des macrophytes, et des mécanismes de transports biologiques ou physiques. A la différence des sédiments subtidaux et stationnaires, dans lesquels la diffusion moléculaire est le premier mécanisme de transport des solutés, la distribution verticale géochimique dans les sédiments intertidaux est dominée par la bioirrigation et les interactions avec les macrophytes, conférant une très forte hétérogénéité spatiale et saisonnière. Une interaction très forte entre les cycles du fer et du phosphore avec la dynamique annuelle de ces herbiers a été découverte, précisant que le rapport entre la surface couverte par les herbiers et celle non-végétalisée est un paramètre majeur du bilan de masse en phosphore dans le Bassin d'Arcachon. Ce travail propose également la première estimation d'un bilan des sources, puits et flux de méthane aux différentes interfaces dans le Bassin d'Arcachon et dans un environnement lagunaire tempéré. Les rivières et les sédiments lagunaires représentent les deux sources pour la colonne d'eau. L'essentiel du méthane produit est oxydé dans les sédiments par les sulfates entrainant de faibles flux benthiques. Les flux atmosphériques depuis les eaux et les sédiments du Bassin d'Arcachon sont faibles en comparaison à ceux estimés dans d'autres systèmes côtiers. Ce bilan montre que la totalité du CH4(indice) apporté par les rivières et diffusé depuis les sédiments vers la colonne d'eau de la lagune, est transférée vers l'atmosphère au cours de la résidence des eaux dans la lagune, et que cet écosystème est une source nulle de méthane pour l'océan côtier ouvert.

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Roudesli, Sonia. "Modélisation des processus biogéochimiques à petite et moyenne échelles en Atlantique Nord Est." Paris 6, 2006. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00457103.

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Jouvin, Delphine. "Fractionnement isotopique du cuivre et du zinc lors de processus biogéochimiques dans les sols." Paris 7, 2009. http://www.theses.fr/2009PA077036.

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Abstract:

Les cycles biogéochimiques du Cu et du Zn, sont fortement perturbés par les activités anthropiques qui induisent de profonds changements dans les écosystèmes, modifient la spéciation des métaux, leur mobilité et leur biodisponibilité. La compréhension de ces cycles est indispensable pour l'évaluation des risques liés à ces apports anthropiques. Les mesures de compositions isotopiques dans l'environnement permettent de mieux contraindre les sources de pollution et les mécanismes affectant les métaux. Il est nécessaire de caractériser les compositions isotopiques des différentes sources de Cu et Zn, naturelle et anthropique mais aussi le fractionnement isotopique des processus modifiant la spéciation des métaux. Nous nous sommes intéressés à l'interaction du Cu et du Zn avec le compartiment organique. La complexation du Zn avec la matière organique - est responsable d'un enrichissement significatif en isotopes lourds du Zn complexé sur la MO de 0. 24 ± 0. 06 %o (2STD) par rapport au Zn en solution. Ceci s'explique par des constantes de complexation plus importantes pour le Zn complexé avec la MO que pour le Zn libre en solution. Le prélèvement par les plantes provoque aussi un fractionnement isotopique significatif pour le Cu et le Zn. Le Zn présente un enrichissement en ⁶⁶Zn sur les racines et un appauvrissement pendant la translocation. Le Cu fractionne différemment en fonction du mode de culture. En hydroponie, la spéciation en solution ou le mode de prélèvement du Cu (avec une éventuelle réduction) semble expliquer nos observations alors que sur sol, la spéciation du Cu dans le sol semble l'explication principale Biogeochemical cycles of Cu and Zn are deeply influenced by anthropogenic activities, modifying their speciation, bioavailability and mobility. Understanding these cycles is then essential for risk evaluation of these anthropogenic inputs in the environment. Isotopic measurements allow us to better constrain pollution sources of metals and processes modifying their speciation. Its then necessary to determine the isotopic compositions of Cu and Zn sources in the environment and the main processes affecting them. Isotopic fractionation of Cu and Zn was assessed for two main processes: complexation with organic matter (OM) and plant uptake. First, Zn complexation with OM increases with pH. Below pH 6, adsorption of Zn on OM resulted in no measurable isotopic fractionation, while at higher pH, Zn bound to OM is heavier (Δ⁶⁶Zn 0. 24 ± 0. 06 %o) than free Zn in solution. It is explained by higher -complexation constants and shorter bond lengths for Zn-OM complexes compared to the aqueous free Zn. During hydroponic experiments, Cu and Zn exhibit significant isotopic fractionation but different behavior during uptake by plants. This difference between Cu and Zn during root uptake might be due to different speciation in the solution, reduction of Cu before uptake or difference in uptake strategy. Similar translocation behaviour suggests the implication of comparable internal transporter used by plants to mobilize Cu and Zn. During plant cultivation in soils, Cu isotopic fractionation in root of plants seems more dependant of the Cu speciation in the soils

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Ridder, Jo De. "Réponse des processus biochimiques d’une tourbière soumise à des fluctuations du niveau d’eau." Rennes 1, 2012. http://www.theses.fr/2012REN1S145.

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Abstract:

Les tourbières remplissent une importante fonction de régulation des cycles biogéochimiques. Elles sont très sensibles aux modifications du régime hydrologique qui résultent du climat ou de pressions anthropiques. Les effets négatifs se répercutent à la fois sur la structure physique de la tourbe et sur la qualité des eaux du milieu. Le travail présenté dans cette thèse applique une approche interdisciplinaire en combinant hydrologie, géophysique, hydrochimie, biologie et modélisation numérique. Le site d’investigation est une prairie tourbeuse située dans la presqu’Île du Cotentin, en Normandie. Trois grands axes sont présentés : 1) une étude sur l’hydrologie du système intégrant l’impact des pressions anthropiques (pompage dans l’aquifère sous-jacent et changement climatique) 2) une description des processus biochimiques en jeu et l’impact de cycles répétés de mise en eau et de drainage 3) une étude de l’altération de ces processus en réponse à des changements environnementaux (assèchement et qualité de l’eau de recharge). Une première approche par datation des eaux souterraines, combinée à l’analyse chimique de ces eaux, a permis d’acquérir une compréhension conceptuelle de l’aquifère. Le temps de résidence moyen est de 55 ans et la vulnérabilité de l’aquifère aux pollutions est mise en évidence. Enfin, la modélisation met en évidence les interactions entre l’aquifère et la zone humide et prédit un impact important d’un accroissement du pompage et du changement climatique sur les niveaux d’eau pouvant provoquer un assèchement de la tourbe et sur les débits des cours d’eau. L’étude confirme que la vulnérabilité biochimique de la tourbe aux changements environnementaux, tel que l’état d’aération, est très dépendante de la qualité de la tourbe. Une tourbe plus dégradée, où les teneurs en nutriments et biomasse sont plus faibles, est plus sensible aux processus d’oxydation, qui entraînent une acidification importante, un relargage de sulfates et un lessivage de cations. La remise en eau d’une tourbe soumise à un assèchement prolongé intensifie ces processus et est clairement destructrice. Les résultats confirment que des conditions anaérobies doivent être favorisées dans la gestion des tourbières, mais qu’une légère fluctuation des niveaux n’altère pas son fonctionnement Wetlands are recognized to play an important role in regulating global biogeochemical cycles. Actually they serve as sinks, sources and transformers of nutrients. They are very sensitive to changes in hydrology that may be brought about by climate or anthropogenic pressures. Negative impacts affect both the physical structure of the peat and the water quality. The work presented here applies an interdisciplinary approach by combining hydrology, geophysics, hydrochemistry, biology and numerical modelisation. The investigated site is a peatland meadow located in Normandy, NW France. Are presented : 1) a hydrological study including the impact of increasing water extraction in the underlying aquifer and climate change 2) the involved biochemical processes in the peatland, in response to repeated wettings and drainings 3) how these processes are altered by environmental changes (desiccation and water quality recharge). A first approach by groundwater dating, combined to chemical characterization, enabled to gain knowledge on the aquifer conceptual functioning. The mean water residence time is of about 55 years and aquifer vulnerability to pollution is evidenced. Finally, the modelisation highlights the interactions between the wetland and the aquifer and predicts an important impact of groundwater extraction and climate change on the wetland water levels that may lead to desiccation and on the stream flows. The study confirms that peat biochemical vulnerability is highly dependant on the peat quality. A more degraded peat, i. E. With lower nutrient and biomass content, is more sensitive to oxidation processes, which results in important acidification and sulphate and cations leaching. Desiccation increases these processes and is clearly destructive. The results confirm that, while anaerobic conditions must be favoured in peatland management, regular small water table fluctuations do not disturb the peat functioning, as a nutrient transformer

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Chassagne, Romain. "Modélisation des processus biogéochimiques dans les sédiments variablement saturés soumis au forçage de la marée." Thesis, Bordeaux 1, 2010. http://www.theses.fr/2010BOR14075/document.

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Abstract:

Aﬁn de mieux appréhender la multiplicité et la complexité des processus biogéochimiques enzône cotière, un modèle 2D dé- crivant l’évolution d’espèces biogéniques dans les sédiments per-méables des zones intertidales a été développé. Ce modèle couple l’hydrodynamique générée parla marée aux processus de transport-réaction d’espèces biogéochimiques. L’inﬁltration de la maréedans ce milieu poreux variablement saturé est modélisée par l’équation de Richards. Des méthodesnumériques nécessaires à la ré- solution des équations décrivant le couplage ont été mises en place,comme la méthode de stabilisation SUPG (Streamline Upwind Petrov Galerkin) et une méthodede capture de choc. Le site très dynamique de la plage du Truc-Vert (côte Atlantique) a été choisicomme terrain de référence en raison principalement d’études biogéochimiques disponibles. Lesparamètres d’entrée du modèle font appel d’une part à ces données de terrain (missions ANR PRO-TIDAL et MOBISEA) et d’autre part à des paramètres issus de la bibliographie. La validation dumodèle a été effectuée à partir de la comparaison avec deux cas test issus de la littérature, le pre-mier concernant l’hydrodynamique sous le forçage de la marée et le second concernant l’équationde transport-réaction. Une première version du modèle a été déclinée pour décrire l’évolution de laconcentration en silice en milieu poreux sous le forçage de la marée. Les ﬂux de silice vers l’océanet le temps de résidence de la silice dans les sédiments perméables des plages ont été estimés. Aubout de quelques jours, on peut observer la formation d’une lentille de faible concentration en si-lice dans la partie supérieure de la zone intertidale, caractéristique du forçage de la marée. Nousavons également étudié les variations de la géométrie de cette lentille et du temps de résidencesous l’inﬂuence de différents paramètres, tel que la pente de la plage, la conductivité hydraulique,l’amplitude de la marée et le coefﬁcient de dispersion. Une deuxième version du modèle décrit la dégradation de la matière organique, l’évolution des concentrations en oxygène, en nitrates,en phosphates. Ainsi nous disposons de la répartition spatio-temporelle des concentra- tions deces différentes espèces chimiques dans le sédiment. Aujourd’hui les problèmes environnementauxs’avèrent fondamentaux pour notre société et la compréhension des interactions sédiments-océanen est une étape essentielle. Ce modèle nous permet de mieux percevoir le rôle joué par la ma-rée et de quantiﬁer les processus qu’elle induit dans les sédiments variablement saturés des plagessableuses. Ce modèle participe de façon signiﬁcative à la compréhension des processus biogéochi-miques se déroulant dans ces environnements particulièrement complexes et permet la structurationdes campagnes de mesure For a better understanding of the complexity of the biogeochemical processes in coastal re-gion, a 2D model has been developed. This model couples hydrodynamic forcing generated bythe tide and the transport-reaction processes of biogeochemical species. Di- scharge of the tideinto the variably-saturated porous media is modelled by Richards equation. Some numerical me-thods are required for solving this kind of complex problem, as Streamline Upwind Petrov Galerkin(SUPG) method and shock capturing method. The highly dynamical site of the Truc-Vert beach hasbeen chosen as reference ﬁeld, mainly because of avalaible biogeochemical and hydrodynamicalstudies. The input parameters of the model come from these ﬁeld data (ANR PROTIDAL and MO-BISEA projects) and from the bibliography. The validation of the model was made in regards oftwo case studies from published hydrodynamic simu- lations under tidal forcing and from avaliabletransport-reaction solutions. A ﬁrst version of the model has been declined to describe silicic acidevolution into porous media under tidal forcing. The ﬂux of the silicic acid to the ocean and theresidence time of silicic acid into permeable sandy sediments were estimated. After some days, weobserve the formation of a lens of low silicic acid concen- tration in the upper part of the intertidalzone. This lens is the main imprint of the tidal forcing. We studied also variations of the lens geo-metry and the residence time under inﬂuence of model parameters, such as the beach slope, the tideamplitude and the dispersion coefﬁcient. A second version of the model describes the organic mat-ter degradation , and simulates the concentrations of oxygen, nitrates and phosphates. The modelreproduces the spatial (2D) and temporal distribution of the concentration of these different che-mical species into the sediment. Nowadays environmental problems are fondamental for our societyand the understanding of the sediment-ocean interactions is a crucial step. The new model allowsus a better understanding of the tidal impact on biogeochemical processes in permeable sediments and offers a quantitative approach on biogeochemical processes that occur into variably-saturatedsandy sediments. The model also offers a useful tool to optimize sampling strategy for ﬁeld studies

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Nellier, Yann-Michel. "Influence des processus biogéochimiques sur la contamination par les PCB des espèces piscicoles des lacs d'altitude." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2015. http://www.theses.fr/2015GREAA012/document.

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Abstract:

Les lacs d'altitude sont soumis à des retombées atmosphériques de polluants organiques persistants (POP) issus pour la plupart des activités humaines malgré leur éloignement des sources d'émissions de ces composés. Si les mécanismes de transport atmosphérique de ces polluants jusqu'aux sites d'altitude sont désormais bien connus (« global distillation » ou « grasshopper effect »), on dispose en revanche de très peu d'informations quant à leur devenir dans ces écosystèmes montagnards. Le travail présenté a pour objectif de déterminer les processus internes au lac influençant le devenir de ces polluants, avec un accent plus particulier sur leurs interactions avec les phases organiques et leur intégration dans les réseaux trophiques. En raison de leurs propriétés physico-chimiques très variables entre congénères (e.g., peu à très hydrophobes), les polychlorobiphényles (PCB) ont été choisi comme modèles de POP.L'étude a été conduite sur deux lacs alpins du Parc National des Ecrins (Isère, France): le lac de la Muzelle (2110 m) et le lac de Plan Vianney (2250 m). Le suivi en 2012 et 2013, à fréquence saisonnière,des concentrations en PCB des composants biologiques, des fractions particulaires et dissoutes et des flux atmosphériques déposés sur les lacs a permis d'évaluer à la fois les variations saisonnières, interannuelles, et entre les lacs, de la contamination de la faune piscicole et de les relier aux intrants atmosphériques et aux processus biogéochimiques lacustres.Nos résultats identifient la fonte du manteau neigeux comme vecteur rapide et important de transfert des PCB atmosphériques aux lacs d'altitude (40% des apports annuels en seulement 2 à 3 semaines). Le bilan de masse révèle aussi que les flux de PCB entrants sont supérieurs aux flux sortants des lacs et met ainsi en évidence leur rôle de puits de PCB atmosphériques. La distribution des PCB entre les phases "particules" et "eau" varie à la fois entre lacs et saisons, révélant une succession d'équilibre et de non-équilibre thermodynamiques. En effet, la couverture de glace en hiver isole les lacs de l'atmosphère et donc des sources de polluants, permettant aux PCB d'atteindre l'équilibre thermodynamique de partition entre les phases particulaire et dissoute. A l'opposé, en périodes d'eaux libres, les paramètres d'influence de l'adsorption des PCB sur la matière particulaire (température, concentration et nature des particules, concentration de PCB) répondent à la variabilité environnementale, empêchant l'atteinte de l'état d'équilibre. Enfin, si la contamination de la faune piscicole varie tant entre lacs qu'entre saisons, l'absence de relation entre concentrations en PCB et divers indicateurs trophiques (composition en isotopes stables du carbone ou biomarqueurs lipidiques) révèle que cette contamination ne dépend ni de l'habitat ni de la variabilité trophique des individus. Au contraire, la contamination de la faune piscicole est liée à la concentration des polluants en phase dissoute. Dans les lacs d'altitude, les POP, même s'ils sont présents à faible concentration, seraient donc essentiellement transférés à la faune piscicole par un phénomène de bioconcentration et non par un mécanisme de bioaccumulation.Nos résultats mettent en évidence la nécessité de mieux connaître l'éco-dynamique des POP, y compris dans les milieux faiblement contaminés. Dans un contexte de changement global pour lequel les intrants dans les écosystèmes d'altitude risquent de varier en intensité ou en temporalité, ces connaissances permettront (i) d'évaluer le rôle futur des lacs comme puits ou sources secondaires de POP pour l'atmosphère et (ii) prévoir l'évolution des niveaux de contamination de la faune piscicole dans les écosystèmes aquatiques éloignés des sources de production Altitude lakes undergo atmospheric deposition of persistent organic pollutants (POPs) resulting mainly from human activities despite their distance from emission sources. If the mechanisms driving the atmospheric transport of these pollutants to altitude environment are now fairly known ("global distillation" or "grasshopper effect"), there is still few information about their fate in these mountain ecosystems. This work aims to identify the internal lake processes influencing the fate of POPs, with a particular focus on their interaction with the organic phases and their integration into food webs. Due to their variability of physico-chemical properties between congeners (e.g., less to more hydrophobic), polychlorinated biphenyls (PCBs) have been chosen as POP models.The study was conducted on two alpine lakes from the National Park of Ecrins (Isère, France): Lake Muzelle (2110 m) and Lake Plan Vianney (2250 m). A monitoring was conducted in 2012 and 2013 to assess PCBs concentration in aquatic organisms, particulate and dissolved fractions and atmospheric PCBs inputs. Thus, seasonal, interannual and inter-lakes variability of PCBs level in fish have been assessed and linked to atmospheric inputs and biogeochemical lake processes.Our results show that snowmelt corresponds to an important and sudden flux of PCBs to altitude lakes (40% of annual contributions during the few weeks of spring thaw). Mass balance also reveals that PCBs inputs are higher than outputs, highlighting the role of altitude lakes as atmospheric PCBs sinks. PCBs partition between particulate and dissolved phases varies both between lakes and seasons, revealing a succession of thermodynamics equilibrium and non-equilibrium. In fact, when lakes are ice-covered, the water column is isolated from the atmosphere and therefore from sources of pollutants, allowing to reach a thermodynamic equilibrium partition of PCBs between the particulate and dissolved phases. On the contrary, when lakes are ice-free, parameters affecting PCBs adsorption on particulate matter (temperature, concentration and nature of the particles, PCBs concentration) are subject to environmental variability, preventing chemicals to reach thermodynamic equilibrium. Finally, even though PCBs fish contamination varies both between lakes and between seasons, the lack of relationship between PCBs concentrations and trophic indicators (stable isotope composition of carbon or lipid biomarkers) highlights that fish level of PCBs does not depend on habitat use and inter-individual trophic variability. In contrast, the PCBs concentration in fish is related to the concentration of pollutants in the dissolved phase. In altitude lakes, even though POPs are presented at low concentrations, these chemicals are mainly transferred to the fish compartment by bioconcentration rather than bioaccumulation.These results highlight the need to improve our knowledge on POPs ecodynamics even in low contaminated environments. In a context of global change for which pollutant inputs in altitude ecosystems might vary in intensity or temporality, this research appears essential to (i) assess the future role of altitude lakes as atmospheric POPs sinks or secondary sources and (ii) predict any modification of PCBs levels in fish in remote aquatic ecosystems

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Dehédin, Arnaud. "Changements globaux et assèchement des zones humides fluviales : conséquences sur les processus biogéochimiques et les communautés d'invertébrés." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00976026.

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Abstract:

Les zones humides (ZH) alluviales constituent des secteurs à forte valeur écologique etpatrimoniale. Pour comprendre et prédire l'évolution à long terme de ces zones, en particulierface aux changements globaux, il apparaît primordial de traduire les perturbationshydrologiques attendues en termes de perturbations biologiques, afin d'estimer lesconséquences potentielles de ces changements pour la biodiversité et le fonctionnement globalde ces écosystèmes. Cette thèse s'articule donc autour de deux objectifs: proposer un modèleconceptuel de fonctionnement écologique des ZH soumises à des assèchements saisonniers etestimer la vulnérabilité écologique de communautés faunistiques vivant dans ces ZH, enconsidérant conjointement les peuplements benthiques et interstitiels (principalementCrustacés).Nos résultats démontrent que la morphologie des ZH (eau relativement courante, eaustagnante, apports phréatique) et leurs modes d'assèchement (formation de mouilles isoléesou assec complet) sont essentiels dans la structuration des communautés microbiennes etd'invertébrés et dans la réponse saisonnière de la biodiversité et des processus écologiques.L'intensification probable des étiages et des assèchements augmentera l'hétérogénéité spatialeet temporelle des habitats et leur richesse spécifique mais réduira la biodiversité globale desplaines alluviales (disparition des espèces rares). Ces étiages plus sévères modifieront lesprocessus écologiques, diminuant le recyclage de la matière organique et la qualité des eauxsuperficielles. Les recherches futures devraient s'orientées vers des stratégies et des moyensefficaces pour garantir la durabilité écologique des ZH.

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Toussaint, Flora. "Variabilité temporelle des processus biogéochimiques influençant le carbone organique terrigène dans les sédiments du prodelta du Rhône." Versailles-St Quentin en Yvelines, 2013. http://www.theses.fr/2013VERS0059.

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Abstract:

Les deltas des fleuves sont une zone cruciale dans les flux de matière entre le continent et la zone côtière. Ainsi, le prodelta du Rhône possède des taux de sédimentation et de minéralisation intenses, qui diminuent rapidement avec l’éloignement à l’embouchure jusqu’au plateau continental. Ce travail de thèse a été réalisé dans le cadre du projet « MERMEX river » avec pour objectif d’identifier les sources de matière organique et d’étudier la variabilité temporelle des processus biogéochimiques influençant le devenir du carbone organique. Il s’agissait également de dresser des bilans des flux de carbone à l’embouchure du Rhône. Le prodelta a été étudié de manière intense avec quatorze campagnes en mer réparties sur ces trois années de thèse ainsi que par l’achèvement du développement d’une station benthique autonome équipée de microélectrodes à oxygène. Ce jeu de données a permis de mettre en évidence des variations temporelles (saisonnières et annuelles) de la minéralisation benthique. Des hausses de minéralisation benthique ont été mises en évidence à chaque phénomène de resuspension. Les mesures isotopiques du carbone (δ13C et Δ14C) couplées aux séparations par densité du sédiment ont permis de discriminer les sources de carbone organique et de déterminer les processus de dépôt et d’enfouissement de la matière. Plusieurs processus interagissent : la rétention d’environ 50% de la matière organique terrigène dans le prodelta, la circulation par resuspension du matériel dense et fin venant du plateau continental, la faible contribution du carbone issu de la production primaire dans les sédiments et l’arrivée massive de carbone âgé lors de certaines crues. La matière organique terrigène est principalement soumise au processus d’enfouissement dans le prodelta et sa minéralisation est fortement liée à sa réactivité Deltaic areas are the main link between continents and the coastal zone. The Rhône prodelta shows intense sedimentation and mineralization rates which decrease rapidly off the River mouth to the continental shelf. This study was carried out under the "MERMEX river" project with the objective of identifying sources of organic matter and studying the temporal variability of biogeochemical processes affecting the fate of organic carbon. It also aimed at calculating mass balances for carbon fluxes in the Rhône prodelta. The prodelta has been studied intensively with fourteen sea cruises spread over three years of thesis and the completion of the development of an autonomous benthic station equipped with oxygen microelectrodes. This dataset has highlighted the temporal variations (seasonal and annual) of benthic mineralization. An Increase of benthic mineralization have been identified during resuspension events. Isotopic measurements of carbon (δ13C and Δ14C) coupled with density separations allowed to discriminate organic carbon sources and determine the process for sedimentation and burial of the material. Several processes interact: the retention of terrigenous organic matter in the prodelta (around 50%), the transport by resuspension of dense and fine material from the continental shelf, the low proportion of marine plankton carbon in sediment and massive inflows of black carbon during river floods. Terrigenous organic matter is mainly subject to the process of burial and mineralization is strongly related to its reactivity

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Baudet, Corentin. "Cycle biogéochimique du Fe et du Mn dans le secteur Indien de l'Océan Austral." Electronic Thesis or Diss., Brest, 2023. http://www.theses.fr/2023BRES0100.

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Abstract:

Cette thèse se concentre sur l'étude des cycles du fer (Fe) et le manganèse (Mn), dans le secteur Indien de l’Océan Austral, entre la côte sud-africaine et les îles Marion et Prince Edward. Ce transect permet de couvrir deux zones : la zone subtropicale (STZ) et la zone subantarctique (SAZ). Le Fe et le Mn sont deux micronutriments essentiels pour le phytoplancton, car ils interviennent dans de nombreux processus métaboliques clés. En particulier dans la SAZ, le Fe est considéré comme élément limitant du développement phytoplanctonique et le Mn peut parfois être co-limitant. Cependant, les sources, les puits et les processus qui contrôlent les distributions du Fe et du Mn demeurent mal identifiés. La thèse révèle que les apports atmosphériques et les apports sédimentaires sont les sources dominantes de ces éléments proche de la marge sud-africaine. La remise en suspension des sédiments profonds en STZ favorise le processus de scavenging, limitant l'apport en Fe et Mn dissous en océan ouvert. Entre les îles Marion et Prince Edward, la faible profondeur du plateau permet d'observer des particules biogéniques, influençant les distributions du Fe et Mn dissous et favorisant potentiellement un développement phytoplanctonique printanier. En SAZ, la nature moins réfractaire des sédiments pourrait augmenter le processus de dissolution. Des apports hydrothermaux ont également été identifiés dans la SAZ grâce à une approche multi-élémentaire, sur la dorsale Sud-Ouest Indienne. Bien que cette source hydrothermale n’ait pas été précisément localisée, elle génère une augmentation des concentrations profondes (~ 1500m) de Fe et Mn dissous dans les eaux environnantes. L’impact potentiel de ces apports hydrothermaux sur la fertilisation des eaux de surface semble cependant limité à cause des faibles vitesses de courant et de la topographie de la zone. L’importance possible des sources et puits internes a également été examinée : l'assimilation biologique et la reminéralisation contrôlent les distributions de Fe dissous de manière plus marquée dans la SAZ, tandis que ces processus sont masqués par les sources externes dans la STZ pour le fer dissous, et sur l’ensemble du transect pour le Mn dissous. En conclusion, cette thèse apporte des éclaircissements sur les sources, les puits et les processus influençant les distributions des métaux traces dans l’Océan Indien Sud-Ouest, contribuant ainsi à une meilleure compréhension de leurs cycles dans cette région This thesis focuses on the study of the iron (Fe) and manganese (Mn) cycles in the Indian sector of the Southern Ocean, between the the South African coast and the Marion and Prince Edward Islands. This transect covers two zones: the subtropical zone (STZ) and the subantarctic zone (SAZ). Fe and Mn are two essential micronutrients for phytoplankton, as they are involved in many key metabolic processes. Particularly in the SAZ, Fe is considered to be a limiting element for phytoplankton growth, and Mn can sometimes be co- limiting. However, the sources, sinks and processes controlling Fe and Mn distributions remain poorly identified. The thesis reveals that atmospheric and sedimentary inputs are the dominant sources of these elements close to South Africa. The resuspension of sediments in the STZ favors the scavenging process, limiting the supply of dissolved Fe and Mn to the open ocean. Between Marion and Prince Edward Islands, biogenic particles above the shallow plateau influence the distribution of dissolved Fe and Mn and potentially promote spring phytoplankton bloom. In the SAZ, the less refractory nature of the sediments could enhance the dissolution process. Hydrothermal inputs have also been identified on the South-West Indian Ridge using a multi-element approach. Although this hydrothermal source has not been precisely localized, it generates an increase in concentrations (~ 1500m) of dissolved Fe and Mn in the surrounding waters. The potential impact of these hydrothermal inputs on the fertilization of surface waters appears to be limited, however, due to the low topography of the area. The possible importance of sources and sinks has also been examined: biological assimilation and remineralization contrai dissolved Fe distributions more in the SAZ, while these processes are masked by external sources in the STZ for dissolved iron, and over the entire transect for dissolved Mn. In conclusion, this thesis sheds light on sources, sinks and processes influencing trace métal distributions in the South-West Indian Ocean, thus contributing to a better understanding of their cycles in this region

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Masbou, Jérémy. "Étude des processus métaboliques, écologiques et biogéochimiques contrôlant le fractionnement isotopique du Hg chez les mammifères marins de l'Arctique." Toulouse 3, 2014. http://thesesups.ups-tlse.fr/3093/.

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Abstract:

Depuis la découverte de processus de dépôts massifs de Hg (AMDE), l'Arctique est devenue une région clé dans la compréhension du cycle global du Hg. L'impact sur la santé humaine de ce polluant dépend non seulement de sa concentration mais aussi et surtout de sa forme chimique. En particulier, le monométhylmercure (MMHg) est une puissante neurotoxine qui atteint des concentrations élevées chez les prédateurs de l'Arctique du fait de ses propriétés de bioaccumulation et de bioamplification dans la chaine alimentaire. La compréhension des mécanismes à l'origine de la formation du MMHg (méthylation) et de sa dégradation (déméthylation) est primordiale pour caractériser son devenir et son impact dans les milieux aquatiques. Nous présentons ici une étude environnementale effectuée sur des tissus biologiques prélevés sur trois espèces emblématiques de l'Arctique : le phoque annelé (Pusa hispida), la baleine beluga (Delphinapterus leucas) et l'ours polaire (Ursus Maritimus). L'analyse de leurs compositions isotopiques en Hg montre simultanément un fractionnement dépendant (MDF, d202Hg) et indépendant de la masse (MIF, delta199Hg). Alors que les variations en d202Hg semblent largement expliquées par des processus métaboliques internes de détoxification/accumulation, la tendance temporelle (1988-2002, Pusa hispida) et le gradient latitudinal (60°N-71°N, Delphinapterus leucas) observés pour le delta199Hg reflètent vraisemblablement l'influence de l'évolution et de la distribution de la banquise sur le cycle biogéochimique du Hg en Arctique. Dans la seconde partie de cette thèse de doctorat, nous développons une approche moléculaire novatrice et prometteuse permettant de déterminer pour la première fois la composition isotopique des atomes de Hg et de carbone contenus dans la molécule de MMHg pour les échantillons biologiques. Ces premières mesures offrent des perspectives prometteuses pour tracer l'origine du MMHg dans les milieux aquatiques Since the discovery of atmospheric Hg depletion events (AMDE) in the Arctic, the Polar Regions have become key in understanding the Hg global cycle. The impact of Hg on human health depends on both Hg concentration and chemical form. In particular, monomethylmercury (MMHg) is a potent neurotoxin. High MMHg concentrations are observed in Arctic top predators due to bioaccumulation and biomagnification processes in the food webs. Hence, the characterization of the transformations leading to the formation (methylation) and the degradation (demethylation) of MMHg is of great concern to assess its fate and impact in aquatic ecosystems. In this context, we present an environmental study on three Arctic bio-indicators: the ringed seal (Pusa hispida), the beluga whale (Delphinaperus leucas) and the polar bear (Ursus maritimus). Hg isotope analysis of the bio-indicator liver tissues show both mass dependent isotope fractionation (MDF, delta202Hg) and mass independent fractionation (MIF, delta199Hg). While the changes in d202Hg are widely linked to in vivo metabolic processes, the time trend (1988-2002, Pusa hispida) and the latitudinal gradient (60°N-71°N, Delphinaperus leucas) observed for ?199Hg signatures suggests the influence of sea ice cover on the Arctic biogeochemical Hg cycle. In a second part of this dissertation, we propose a novel and promising molecular approach with the first measurements of the isotopic compositions of Hg and carbon on the MMHg molecule in biological samples. These results are very promising for tracing MMHg origin in aquatic environments

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Fernandez, Rojo Lidia. "Vers un traitement passif des drainages miniers acides (DMA) riches en arsenic par oxydation biologique du fer et de l'arsenic." Thesis, Montpellier, 2017. http://www.theses.fr/2017MONTT153.

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Abstract:

Les déchets sulfurés issus de l’extraction des minerais métalliques génèrent des drainages miniers acides (DMA) contenant des éléments toxiques tels que l’arsenic. Les procédés de traitement passifs basés sur l’oxydation bactérienne du fer et de l’arsenic, en favorisant la précipitation de ces éléments sous une forme stable, pourraient représenter une solution efficace et économique pour traiter cette pollution. Dans ce contexte, l’objectif général de cette thèse était de mieux comprendre les facteurs environnementaux et opérationnels qui contrôlent l’efficacité d’élimination de l’arsenic. Une approche en pilote à flux continu a été mise en oeuvre afin de se rapprocher des conditions réelles d’un traitement. L’étude a été conduite d’abord à l’échelle d’un bioréacteur de paillasse en conditions contrôlées (température, lumière, débit, temps de séjour et hauteur d’eau), puis dans un dispositif de taille supérieure, fonctionnant de manière totalement passive et in situ. Ces dispositifs ont été alimentés avec de l’eau d’un DMA riche en arsenic, issue de l’ancien site minier de Carnoulès, dans le Gard. Les caractéristiques de l’eau et des bioprécipités au sein de ces pilotes, en particulier le rédox du fer et de l’arsenic, ont été suivis dans différentes conditions environnementales et d’opération par des méthodes de spéciation liquide et solide (HPLC-ICP-MS, EXAFS, XANES), des analyses minéralogiques (DRX) et des analyses microbiologiques (ARISA, séquençage haut débit du gène de l'ARNr 16S, quantification du gène aioA). Les résultats issus des expériences en laboratoire ont mis en évidence l’effet de différents paramètres opérationnels (hauteur d’eau, temps de rétention hydraulique, et présence/absence d’une pellicule flottante) sur les performances du traitement, ainsi que sur la microbiologie et la minéralogie des bioprécipités formés. Le dispositif de terrain a permis de tester les performances du procédé dans des conditions environnementales fluctuantes (variabilité de la physico-chimie de l’eau d’entrée et de la température) et d’acquérir des connaissances nouvelles sur l’évolution des bioprécipités au cours de six mois de traitement. Les connaissances acquises dans cette thèse pourront servir de base à la conception d’une étape d’élimination de l’arsenic dans les processus de traitement des DMA Acid mine drainage (AMD) are produced by sulfuric tailings from mining of metal ores. They are characterized by high contents of toxic elements like arsenic. One efficient and economical solution for the treatment of As in these tailings could be the use of a passive method based on iron and arsenic bacterial oxidation, and the subsequent precipitation of these elements in a stable form. In this context, the objective of this PhD thesis was to better understand the environmental and operational factors controlling the efficiency of As removal processes. A continuous-flow pilot approach was implemented in order to better reproduce the real treatment conditions. This study was first performed in a bench-scale bioreactor with controlled conditions (temperature, light, flow, residence time and water height). Then, it was performed in a field-scale bioreactor installed in situ, reproducing a passive treatment in real conditions. These devices were fed with As-rich AMD waters from the ancient mine of Carnoulès (Gard, France). Water and bioprecipitate properties were monitored in both devices, specially the redox speciation of iron and arsenic. This monitoring was held for different environmental and operational conditions. Iron and arsenic speciation in liquid and solid phases was measured by different analytical techniques such as HPLC-ICP-MS, EXAFS and XANES. Mineral identification was made by XRD analysis, while microbiological characterization was made by ARISA, high-throughput sequencing of 16S rRNA gene, and aioA gene quantification. Results from the lab-scale experiments evidenced the effects of the different operational parameters (water height, hydraulic retention time and the presence/absence of a floating film) on the treatment performance, as well as on the microbiology and mineralogy of the produced bioprecipitates. The field device was used to test the treatment performance under fluctuating environmental conditions (variability of the physico-chemistry of the feed water and of the temperature) and to gain new knowledge about the evolution of the bioprecipitates during six months of treatment. All the knowledge acquired in this PhD thesis could serve as a basis for the design of an arsenic removal stage in DMA treatment processes

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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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Chevalier, Nicolas. "Processus biogéochimiques du cycle du méthane dans les environnements de sources de fluides froids (mer de Norvège et mer de Marmara) : approche géochimique organique." Paris 6, 2010. http://www.theses.fr/2010PA066155.

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L’émission de méthane, important gaz à effet de serre, dans les environnements de sources de fluides froids suscite un intérêt grandissant par son éventuel impact sur le réchauffement climatique. Cependant, la majorité du méthane émis dans les sédiments marins est consommée via l’oxydation anaérobie du méthane (OAM). Ce processus, réalisé par des archaea méthanotrophes (ANME) associées à des bactéries sulfato-réductrices (SRB), régule les flux de méthane vers l’atmosphère, est à l’origine des écosystèmes profonds, et contribue à la formation de carbonates authigènes. Le but de cette thèse a donc été de mettre en évidence, via une approche géochimique organique (biomarqueurs lipidiques et composition en isotopes stables du carbone), les processus biogéochimiques du cycle du méthane et d’apporter des données supplémentaires sur les communautés microbiennes associées, dans des régions différentes de sources de fluides froids : le volcan de boue Haakon Mosby et les pockmarks Nyegga sur la marge Nordique de la mer de Norvège (campagne VICKING) et le long de la faille active Nord Anatolienne en mer de Marmara (campagne MARNAUT). Les principaux résultats ont montré, dans la majorité des carottes sédimentaires, une zonation verticale de l’OAM dans les 20 premiers centimètres de sédiment, dépendant du flux de méthane et influençant le type de faune benthique. Ils ont également montré la contribution de l’OAM dans la formation des carbonates authigènes, en lien étroit avec la biodégradation de pétrole dans le cas de la mer de Marmara. Enfin, la distribution des biomarqueurs lipidiques d’ANME et de SRB appauvris en 13C a permis de déterminer que le groupe d’archaea ANME-2 et leur partenaire SRB de l’ordre des Desulfosarcina/Desulfococcus sont les assemblages prédominants dans les différentes régions étudiées, confirmé par des analyses phylogénétiques dans le cas des sédiments du sud du bassin Cinarcik de la mer de Marmara.

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Branchu, Philippe. "Cycle du carbone et des éléments majeurs et traces dans les grands lacs de rift tropicaux (Lacs Tanganyka et Malawi) : processus biogéochimiques et enregistrement sédimentaire." Aix-Marseille 3, 1996. http://www.theses.fr/1996AIX30062.

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Abstract:

Cette etude porte sur le comportement des elements majeurs (c, n, p, s, ca, mg, si, k, na, cl), de certains elements mineurs et traces (fe, al, mn, f, ti, v, cr, co, ni, cu, zn, sr, mo, cd, ba, pb) dans les systemes lacustres tanganyika et malawi (rift est-africain). Les apports au lac, la colonne d'eau et les sediments sont etudies. Les apports au lac sont domines par les affluents dont la composition chimique est controlee 1) par l'alteration des roches du bassin versant, 2) par l'hydrothermalisme. Les rejets anthropiques sont presents ponctuellement. Les concentrations en metaux polluants sont fortes et depassent, pour certains elements, les concentrations maximales conseillees par l'oms. Les processus physico-chimiques dans la colonne d'eau et les sediments superficiels sont associes a la stratification thermique et chimique de la colonne d'eau. Cette stratification perenne est controlee par la degradation microbienne de la matiere organique et par les phenomenes de melange entre les couches d'eau. Le comportement des elements en trace depend de leur solubilite et de la stabilite des phases porteuses au cours du trajet pe/ph suivi par les eaux de la surface jusqu'au fond du lac. Un essai de modelisation du systeme lacustre, pour les elements majeurs et en trace, est propose. La perturbation de l'enregistrement sedimentaire au cours de la diagenese precoce a ete caracterisee dans les sediments du lac malawi. Les modifications de l'assemblage mineralogique, du rapport c/n, le non equilibre des conditions redox dans le sediment et les variations de concentration en chlore des eaux interstitielles marquent les changements historiques dans les conditions de depot lies a des variations du niveau du lac

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Garnier, Florent. "Paramétrisations stochastiques de processus biogéochimiques non résolus dans un modèle couplé NEMO/PISCES de l'Atlantique Nord : Applications pour l'assimilation de données de la couleur de l'océan." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAU044/document.

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Abstract:

En dépit de progrès croissants durant la dernière décennie, la complexité des écosystèmes marins est encore imparfaitement simulée par les modèles.Les formulations des processus biogéochimiques sont en général établies de manière empirique et contraintes par une multitude de paramètres.Il est ainsi généralement admis que leurs incertitudes impactent fortement l'estimation de la production primaire, dont le rôle dans le cycle du carbone est primordial.Analyser les impacts de l'incertitude des modèles est donc nécessaire pour améliorer la représentation des caractéristiques biogéochimiques de l'océan.Dans le contexte d'assimilation de données de la couleur de l'océan, la définition des erreurs de prévision représente de plus un important verrou aux performances des systèmes.Ces points seront analysés dans cette thèse. L'objectif sera d'examiner, dans un contexte de modélisation/assimilation, la pertinence d'utiliser une approche probabiliste basée sur une simulation explicite des incertitudes biogéochimiques du modèle couplé au 1/4° NEMO/PISCES sur l'océan Atlantique Nord.A partir d'une simulation déterministe du modèle PISCES, nous proposerons une méthode pour générer des processus aléatoires, AR(1), permettant d'inclure des structures spatiales et temporelles de corrélations.A chaque pas de temps, ces perturbations aléatoires seront ensuite introduites dans le modèle par l'intermédiaire de paramétrisations stochastiques.Elles simuleront 2 différentes classes d'incertitudes: les incertitudes sur les paramètres biogéochimiques du modèle et les incertitudes dues aux échelles non résolues dans le cas d'équations non linéaires. L'utilisation de paramétrisations stochastiques permettra ainsi d'élaborer une version probabiliste du modèle PISCES, à partir de laquelle nous pourrons réaliser une simulation d'ensemble de 60 membres.La pertinence de cette simulation d'ensemble sera évaluée par comparaison avec les observations de la couleur de l'océan SeaWIFS. Nous montrerons en particulier que la simulation d'ensemble conserve les structures de grande échelle présentes dans la simulation déterministe.En utilisant les distributions de probabilité définies par les membres de l'ensemble, nous montrerons que l'ensemble capture l'information des observations avec une bonne estimation de leurs statistiques d'erreur (fiabilité statistique). L'intérêt de l'approche probabiliste sera ainsi d'abord évalué dans un contexte de modélisation biogéochimique In spite of recent advances, biogeochemical models are still unable to represent the full complexity of marine ecosystems.Since mathematical formulations are still based on empirical laws involving many parameters, it is now well established that the uncertainties inherent to the biogeochemical complexity strongly impact the model response.Improving model representation therefore requires to properly describe model uncertainties and their consequences.Moreover, in the context of ocean color data assimilation, one of the major issue rely on our ability to characterize the model uncertainty (or equivalently the model error) in order to maximize the efficiency of the assimilation system.This is exactly the purpose of this PhD which investigates the potential of using random processes to simulate some biogeochemical uncertaintiesof the 1/4° coupled physical–biogeochemical NEMO/PISCES model of the North Atlantic ocean.Starting from a deterministic simulation performed with the original PISCES formulation, we propose a genericmethod based on AR(1) random processes to generate perturbations with temporal and spatial correlations.These perturbations are introduced into the model formulations to simulate 2 classes of uncertainties: theuncertainties on biogeochemical parameters and the uncertainties induced by unresolved scales in the presenceof non-linear processes. Using these stochastic parameterizations, a probabilistic version of PISCES is designedand a 60-member ensemble simulation is performed.The implications of this probabilistic approach is assessed using the information of the probability distributions given of this ensemble simulationThe relevance and the impacts of the stochastic parameterizations are assessed from a comparison with SeaWIFS satellite data.In particular, it is shown that the ensemble simulation is able to produce a better estimate of the surface chlorophyll concentration than the first guess deterministic simulation.Using SeaWIFS ocean color data observations, the statistical consistency (reliability) of this prior ensemble is demonstrated using rank histograms.Finally, the relevance of our approach in the prospect of ocean color data assimilation is demonstrated by considering a 3D optimal analysis of the ensemble (one updateat one time step) performed from the statistic errors of the stochastic ensemble simulation previously stated.During this experiment, the high resolution SeaWIFS ocean color data are assimilated using a Ensemble Transform Kalman Filter (ETKF) analysis scheme and the non gaussian behaviour and non linear relationshipbetween variables are taken into account using anamorphic transformations.More specifically, we show that the analysis of SeaWIFS data improves the representation and the ensemble statistics of chlorophyll concentrations

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Molnar, Nathalie. "Impact des effluents de la crevetticulture sur la dynamique de la matière organique benthique et leurs implications sur les processus biogéochimiques dans une mangrove (Nouvelle-Calédonie)." Paris, Muséum national d'histoire naturelle, 2012. http://www.theses.fr/2012MNHN0002.

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Abstract:

En Nouvelle-Calédonie, la mangrove est utilisée comme une zone tampon entre les fermes crevetticoles et le lagon, afin que celle-ci agisse comme un biofiltre qui permettrait le traitement naturel de la charge organique des effluents. Alors que les impacts des effluents sur la chimie des eaux de surface dans la mangrove sont relativement bien compris, leurs effets sur le compartiment benthique, aussi bien au niveau géochimique que biologique, sont quasiment inconnus. L’objectif de cette thèse était de comprendre la capacité de la mangrove à intégrer l’apport d’effluents aquacoles dans son substrat. Une double problématique a été définie, à savoir, la compréhension des processus de minéralisation de la matière organique sous différentes strates de végétation de mangrove, et le suivi spatio-temporel des effluents à l’aide d’outils moléculaires et isotopiques. Un échantillonnage a été réalisé durant une année complète, afin de couvrir le cycle d’activité d’une ferme crevetticole ainsi que les variations saisonnières. Deux mangroves ont été étudiées, une recevant des effluents, et l’autre servant de zone témoin. La matière organique contenue dans les effluents est dispersée de façon homogène dans la mangrove par les marées, une partie est sédimentée et subit les processus de décomposition, mais une partie est exportée de l’écosystème, la mangrove ne pouvant traitée la totalité de la charge organique. Il apparait clairement que la zonation de la mangrove joue un rôle clé dans le traitement naturel des effluents. Du fait de la nature très organique de son substrat, et qu’elle est quotidiennement balayée par les marées, la strate à Rhizophora apparait comme une zone préférentielle de dispersion des effluents. Sa dynamique biologique ne semble pas être altérée par les rejets d’effluents. Dans la strate à Avicennia, malgré la quantité de MO qui s’y dépose, le substrat ne bascule pas dans l’anoxie du fait d’une bioturbation importante liée à la densité de crabes et l’activité physiologique du système racinaire qui y sont boostés par l’apport des effluents. Cependant, il ne peut s’agir d’une zone de rejet pérenne du fait de la modification de la sédimentation et donc de la durée d’immersion locale qui régit la zonation végétale de l’écosystème In New Caledonia, the mangrove is used as a buffer zone between the shrimp farms and the lagoon, in order that the mangrove acts as a biofilter that would allow the treatment of the organic load of effluents. While the impacts of effluents on surface water in the mangroves are relatively well understood, their effects on the benthic compartment, at both geochemical and biological, remained largely unknown. The objective of this thesis was to understand the ability of the mangrove to process the effluent in its substrate. A dual problematic was defined, understanding the processes of mineralization of organic matter below different mangrove stands, and monitoring the effluent in a spatiotemporal way, using molecular and isotopic tools. Sampling was conducted during a year in order to cover the cycle of the farm, as well as seasonal variations, in two mangroves, one receiving effluents from a shrimp farm, and the other serving as control area. The MO contained in the effluent is dispersed homogeneously in the mangroves by the tides, some is deposited and is subjected to decay processes, but some is exported from the ecosystem, the mangroves cannot buffer the entire organic load. The zonation of mangrove clearly plays a key role in the natural treatment of effluents. Due to the organic nature of its substrate, and the fact that it is daily swept by tides, the Rhizophora stand appears as a zone of preferential dispersion of effluents. Its functioning does not appear altered by the effluent discharge. As for Avicennia stand, despite the amount of MO which is deposited, the substrate does not switch to anoxia due to intense bioturbation resulting from the density of crabs and the physiological activity of the root system, which are both boosted by the contribution of effluents. However, it may not be used as a discharge area because of the modification of the sedimentation and consequently of the immersion time, which governs the zonation of the ecosystem

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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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Bougon, Nolwenn. "L'influence des circulations hydrologiques sur la structure des communautés bactériennes à l'interface sol-nappe." Phd thesis, Université Rennes 1, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00342702.

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Abstract:

La composition des eaux pour les éléments biologiquement actifs comme les nitrates est contrôlée par les processus microbiens, qui dépendent eux-mêmes des conditions physico-chimiques du milieu. Les conditions chimiques et la structure des communautés bactériennes sont étroitement liées et l'influence des circulations hydrologiques sur la diversité microbienne est relativement mal contrainte. Or ces circulations hydrologiques issues de la structure physique du paysage sont déterminantes dans les processus biogéochimiques. Les relations entre les flux hydrologiques et le fonctionnement de l'écosystème sont abordées par 3 axes: (i) l'influence des flux verticaux sur l'activité et la structure des communautés bactériennes réduisant les nitrates (gène narG) ; (ii) l'influence des flux verticaux sur la structure des communautés bactériennes intégratives (gène de l'ARNr 16S) et fonctionnelles (gène narG); et (iii) l'influence des modifications des paramètres de forçage sur l'expression protéique par une approche Métaprotéomique. Le premier axe a été analysé en utilisant des bio-réacteurs stimulants différents états redox et disponibilité en nutriment. Le second a consisté à suivre les changements de structure de communautés dans le temps (suivant les périodes de hautes et de basses eaux) et suivant la profondeur. Le troisième axe est abordé sous des conditions expérimentales à partir d'eau échantillonnée en profondeur, en contrôlant les paramètres de forçages (quantité et nature du carbone, quantité d'azote). Pour chaque bio-réacteur, une analyse du Métaprotéome par des empreintes peptidiques a été réalisée pour modéliser le fonctionnement de l'écosystème. L'importance des circulations hydrologiques sur les communautés bactériennes a été confirmée en agissant directement sur la structure des communautés ou indirectement sur la disponibilité de ressources. Le manque de connaissance actuel dans les bases de données ne nous a pas permis d'aller aussi loin que nous l'aurions souhaité dans les expériences de protéomique. Il nous est impossible à l'heure actuelle de proposer un modèle de fonctionnement de niche écologique. Cependant, le protéome des cellules exposées aux deux sources de carbones a été montré comme significativement différent, laissant suggérer une réponse différentielle du système suivant la nature de la pollution induite.

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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." Phd thesis, Université Henri Poincaré - Nancy I, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00289902.

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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 2^(4-1). 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.

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Licci, Sofia. "Physical habitat modifications by submerged aquatic vegetation : consequences for biogeochemical processes and feedbacks for plants." Thesis, Lyon, 2018. http://www.theses.fr/2018LYSE1132/document.

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Abstract:

Dans les systèmes lotiques, la végétation aquatique se développe en formant des taches générées par des rétroactions échelle-dépendantes. Les plantes modifient l'environnement physique (i.e. organismes ingénieurs), induisant des rétroactions positives dans les taches et négatives à côté, ce qui conduit à la formation de patrons réguliers. Ces rétroactions échelle-dépendantes ne permettent d'expliquer que l'expansion latérale des taches, mais pas leur développement longitudinal. L'objectif était d'étudier les processus qui induisent des rétroactions pour les plantes et les conséquences pour la dynamique des taches. Des mesures de l'hydrodynamique, des caractéristiques des sédiments et de la morphologie des plantes ont été faites in situ le long de taches de longueur croissante. Les résultats ont démontré qu'une longueur minimale est nécessaire pour induire une réduction de la vitesse du courant et une accumulation de sédiments fins dans les taches. L’ensemble conduit à des changements des concentrations en nutriments dans l'eau interstitielle au delà d’une certaine longueur de tache, consistant en une accumulation d'ammonium et une diminution des nitrates. La hauteur des plantes est liée à la longueur de la tache selon un modèle quadratique, suggérant l’existence d’une rétroaction négative au delà d’une longueur seuil, probablement due à la concentration élevée en ammonium qui peut être toxique pour les plantes. Les longueurs au delà desquelles ont lieu des changements des processus biogéochimiques et des rétroactions négatives sont plus faibles dans l’écosystème avec le niveau de nutriments le plus élevé. Enfin, les modifications de l'habitat induites par les taches dépendent des caractéristiques des plantes et des taches. Ces modifications induites par les plantes ont des effets en cascade sur les processus biogéochimiques et la croissance des plantes, avec des conséquences pour la dynamique des taches et le fonctionnement de l'écosystème Submerged aquatic vegetation often grows in lotic systems in patches generated by scale-dependent feedbacks. As ecosystem engineers, plants modify the physical environment triggering positive feedbacks within the patch and negative feedbacks alongside the patch, resulting in regular pattern formation. These scale-dependent feedbacks enable to explain only the lateral expansion of patches, but not their longitudinal development. The objective was to study the processes that trigger positive and negative feedbacks for plants along patches and the consequences for patch dynamics. In situ coupled measurements of hydrodynamics, sediment characteristics, and plant morphology were performed along patches of increasing length. The results demonstrated that a minimum patch length was needed to induce in-patch velocity reduction and fine sediment accumulation. As a consequence of these modifications, patch length influenced the nutrient concentrations in interstitial water of the in-patch sediment, this effect being observed only over a certain threshold length. Over this threshold length, the sediment presented an accumulation of ammonium and depletion of nitrates. Plant height was related to patch length by a quadratic relationship, suggesting that negative feedbacks occur over a certain patch length, probably due to the high ammonium concentration that can be toxic for plants in the range measured. The threshold lengths over which patches influence the biogeochemical processes and negative feedbacks occur were reduced in the ecosystem presenting the highest nutrient level. The results also demonstrated that the physical habitat modifications induced by patches depend on the plant traits and patch characteristics. The plant-induced modifications of the physical habitat have cascading effects on the biogeochemical processes and plant growth, which depended on the environmental conditions, with consequences for patch dynamics and ecosystem functioning

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Benoit, Marie. "Les fuites d'azote en grandes cultures céréalières : Lixiviation et émissions atmosphériques dans des systèmes biologiques et conventionnels du bassin de la Seine (France)." Thesis, Paris 6, 2014. http://www.theses.fr/2014PA066540/document.

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Abstract:

Les pratiques agricoles intensives de l’agriculture conventionnelle (AC) ont engendré des fuites d’azote dans l’environnement, via la lixiviation du nitrate (NO3-) et les émissions d’oxyde nitreux (N2O). Une hypothèse de ce travail était que l’agriculture biologique (AB) pouvait contribuer à réduire ces fuites. En conséquence, l’objectif principal de cette thèse a été de mesurer et de quantifier ces fuites d’azote à différentes échelles spatiales (processus, exploitation, bassin versant) et dans différentes systèmes de cultures (AB/AC) du bassin de la Seine.A l’échelle d’une exploitation, la rotation AB (7 ans) engendre 28% mois d’émission de N2O et 25% mois de lixiviation de NO3. A l’échelle du processus, la nitrification, la dénitrification et leurs émissions de N2O associées présentent, en fonction d’un gradient de températures (5-45°C), des courbes gaussiennes. De plus, à l’échelle du bassin versant de l’Orgeval, les bilans azotés ont montré que les pratiques de l’AB (mesure préventive) permettent de réduire les pollutions nitriques diffuses sans engendrer une augmentation d’émissions de N2O, ce qui n’est pas le cas lors de la création d’étangs (mesure curative). Enfin dix-huit exploitations agricoles (8 AB, 10 AC) ont été équipés en bougies poreuses dans le bassin de la Seine. A l’échelle de leurs rotations, les concentrations moyennes sont en AB de 10.1 ± 3.4 mg N l-1 et en AC de 16.6 ± 10.3 mg N l-1. Ces concentrations, converties en flux, aboutissent à des quantités d’azote lixivié en AB de 15.3 ± 9.7 kg N ha-1 et en AC de 27 ± 24.7 kg N ha-1 selon différents pôles pédoclimatiques In the past decades, intensive conventional farming (CF) has led to nitrogen (N) losses in the environment, due to nitrate (NO3-) leaching and to nitrous oxide (N2O) emissions. We assumed that organic farming (OF) could contribute in reducing these losses. Therefore, the main aim of this PhD study is to measure and quantify N losses in different spatial scales (process, farm, catchment) and different arable cops systems (OF/CF) in the Seine basin.At the farm scale, the OF rotation reduce by 28% N2O emissions and by 25% NO3 leached. At the processes scale, nitrification, denitrification and their N2O emissions associated, according to a range of temperatures (5-45°C) showed Gaussian curves. At the Orgeval basin scale, the N balance showed OF system (a preventive measure) would allow to reduce diffused N pollution without increasing N2O emissions, differently from the implementation of ponds (a curative measure).Finally, 18 arable crop systems (8 OF, 10 CF) have been equipped with ceramic cups in the Seine basin. At the rotation scale, the sub-root concentrations means were 10.1 ± 3.4 mg N l-1 for the OF systems (with alfalfa in the head of the rotation) and 16.6 ± 10.3 mg N l-1 for the CF systems. The sub-root concentrations converted in the N flow led to 15.3 ± 9.7 kg N ha-1 in OF and 27 ± 24.7 kg N ha-1 in CF, depending on farms in different soil and climate conditions

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Yan, Xingcheng. "Greenhouse gas emissions and nutrient retentions in reservoirs of the Seine Basin : budget and modelling." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2022. http://www.theses.fr/2022SORUS152.

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Abstract:

L'impact des barrages–réservoirs sur les émissions de GES (gaz à effet de serre, CH4: méthane, CO2: dioxyde de carbone, et N2O: protoxyde d’azote) et sur les cycles biogéochimiques du C (carbone) et des nutriments (N: azote, P: phosphore, et Si: silice) a fait l'objet d'une attention croissante depuis plusieurs années. Après un premier travail d'estimation des émissions de GES par les réservoirs mondiaux, et l’examen de leur évolution à long terme, les travaux se concentrent sur les trois principaux réservoirs du bassin de la Seine, afin de déterminer leur contribution aux émissions de GES et leur impact sur les concentrations de CO2 et de nutriments, dans la Seine à leur aval. Enfin, une version actualisée du modèle biogéochimique BarMan est appliquée aux réservoirs du bassin de la Seine afin d’identifier et quantifier les principaux processus affectant le devenir des nutriments et la dynamique du CO2. À l'échelle mondiale, les flux moyens de CH4, CO2 et N2O s’élèvent respectivement à 125,7 ± 21,2 mg C m–2 d–1, 415,7 ± 36,0 mg C m–2 d–1 et 0,28 ± 0,11 mg N m–2 d–1. En s’appuyant sur un recensement mondial des barrages et réservoirs (base de données GranD v. 1.3), nous avons estimé que les émissions annuelles de GES des réservoirs mondiaux s’élèvent à 12,9 Tg CH4–C an–1, 50,8 Tg CO2–C an–1, et 0,04 Tg N2O–N an–1. L'accroissement de ces émissions entre 1950 et 1980, a suivi l'augmentation rapide du nombre et de la superficie des réservoirs mondiaux. Dans le bassin de la Seine, deux ans de campagnes de mesures ont permis de mettre en évidence des tendances saisonnières marquées pour le CH4 et le CO2 dans les trois principaux réservoirs. Les concentrations de CH4 dans ces réservoirs sont élevées en été–automne, faibles en hiver–printemps, et apparaissent significativement et positivement corrélées avec la température de l'eau et la saturation en oxygène dissous. Des tendances inverses ont été mises en évidence pour le CO2 avec des concentrations les plus basses en été, au maximum de l’activité photosynthétique. Au final, les trois réservoirs apparaissent comme des sources relativement faibles de GES, avec des valeurs moyennes de 6,6 mg CH4–C m–2 d–1, 132,7 mg CO2–C m–2 d–1 et 0,03 mg N2O–N m–2 d–1, assez largement inférieures aux valeurs moyennes des réservoirs mondiaux. Des chroniques longues d’observations des Grands Lacs de Seine (1998–2018) sur la qualité de l'eau ont été complétées par nos mesures sur le terrain (2019–2020). Le calcul des bilans entrées–sorties montre une rétention importante dans les réservoirs (16–53% pour le DIN: azote inorganique dissous, 26–48% pour les PO43–: orthophosphates, 22–40% pour la DSi: silice dissoute et 36–76% des MES: matières en suspension). Les réservoirs modifient ainsi considérablement la qualité des eaux réceptrices en aval. Tout en diminuant les concentrations de DIN, PO43– et DSi, ils augmentent les concentrations en COD (carbone organique dissous) et CODB (COD biodégradable), ainsi que celles du CO2 pendant leurs périodes de vidange, en fin d’été et en automne. Une analyse quantitative montre que les évolutions saisonnières de la qualité de l'eau des réservoirs sont déterminées tant par la dilution de l'eau entrante (quantité et qualité) que par les processus biogéochimiques dans ces réservoirs. Le modèle BarMan a permis de simuler de manière satisfaisante les variations saisonnières de la qualité de l’eau des trois réservoirs, pour les concentrations en nutriments et pour le CO2, et a par ailleurs permis de mieux caractériser le devenir du C et des nutriments (N, P et Si) dans les réservoirs de la Seine. L'assimilation des NO3–, PO43–, et DSi par le phytoplancton et la dénitrification benthique (pour NO3–) apparaissent comme les principaux processus gouvernant l'élimination des nutriments. La précipitation de CaCO3 (Carbonate de calcium) et l'émission de CO2 sont responsables de l'élimination du DIC dans les trois réservoirs. Des explorations par le modèle montrent [...] The impacts of reservoirs on greenhouse gas (GHG, including CH4: methane, CO2: carbon dioxide, and N2O: nitrous oxide) emissions and the biogeochemical cycling of nutrients (including C: carbon, N: nitrogen, P: phosphorus, and Si: silica) have received widespread attention. This work first estimates GHG emissions from global reservoirs and examines their long-term evolution, and then focuses on the main reservoirs in the Seine Basin to elucidate their contribution to GHG emissions and their impact on downstream nutrient and CO2 concentrations. Finally, the updated process-based Barman model was applied to these reservoirs to unravel the nutrient fates and CO2 dynamics in these reservoirs. At the global scale, the average fluxes of CH4, CO2, and N2O were 125.7 ± 21.2 mg C m-2 d-1, 415.7 ± 36.0 mg C m-2 d-1, and 0.28 ± 0.11 mg N m-2 d-1, respectively. Combing with the GranD database (global reservoir and dam database, v 1.3), we estimated that the annual GHG emission from global reservoirs amounted to 12.9 Tg CH4-C yr-1, 50.8 Tg CO2-C yr-1, and 0.04 Tg N2O-N yr-1. A high increase rate of GHG emissions occurred from 1950 to 1980, due to the rapid increases of the numbers and surface areas of global reservoirs at the same period. Focusing on the three main reservoirs of the Seine Basin, obvious seasonal patterns of CH4 and CO2 were observed, CH4 concentrations in these reservoirs were high in summer and autumn and low in winter and spring, and were significantly and positively correlated with water temperate and SDO (saturation of dissolved oxygen), which is in contrast to CO2. The three reservoirs were slight sources of GHG, with the average values of 6.6 mg CH4–C m–2 d–1, 132.7 mg CO2–C m–2 d–1, and 0.03 mg N2O–N m–2 d–1, which were lower than the average values of global reservoirs. Based on the long-term (1998-2018) water quality data and our field measurements (2019-2020), we found that the reservoirs significantly change their downstream water quality. They increase DOC (dissolved organic matter) and BDOC (biodegradable DOC) concentrations, while decrease the concentrations of DIN (dissolved inorganic nitrogen), PO43- (orthophosphate), DSi (dissolved silica), and CO2 during their emptying periods. The mass-balance calculation revealed that these reservoirs retained 16-53%, 26-48%, 22-40%, and 36-76% of the inputs of DIN, PO43-, DSi, and SM, respectively. Qualitative analysis suggested that the mixing effect of entering water (quantity and quality) and biogeochemical processes in these reservoirs are the two dominant factors affecting reservoir water quality changes, and thus resulting in the changes in downstream water quality. The application of the Barman model satisfactorily simulates the changes of water quality variables (nutrients and CO2) and explicitly unravels nutrient (C, N, P, and Si) fates in these reservoirs. The phytoplankton assimilation (for NO3-, PO43-, and DSi) and benthic denitrification (for NO3-) are the dominant processes in removing nutrients. The precipitation of CaCO3 and CO2 emission are responsible for the DIC removal in these reservoirs. The results of scenario analysis suggested that reservoir trophic states (P concentrations) and morphological characteristics (mean depth) would significantly affect the retention efficiencies of NO3- and DSi, and thus its biogeochemical functions to downstream reservoirs

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Benoit, Marie. "Les fuites d'azote en grandes cultures céréalières : Lixiviation et émissions atmosphériques dans des systèmes biologiques et conventionnels du bassin de la Seine (France)." Electronic Thesis or Diss., Paris 6, 2014. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2014PA066540.pdf.

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Abstract:

Les pratiques agricoles intensives de l’agriculture conventionnelle (AC) ont engendré des fuites d’azote dans l’environnement, via la lixiviation du nitrate (NO3-) et les émissions d’oxyde nitreux (N2O). Une hypothèse de ce travail était que l’agriculture biologique (AB) pouvait contribuer à réduire ces fuites. En conséquence, l’objectif principal de cette thèse a été de mesurer et de quantifier ces fuites d’azote à différentes échelles spatiales (processus, exploitation, bassin versant) et dans différentes systèmes de cultures (AB/AC) du bassin de la Seine.A l’échelle d’une exploitation, la rotation AB (7 ans) engendre 28% mois d’émission de N2O et 25% mois de lixiviation de NO3. A l’échelle du processus, la nitrification, la dénitrification et leurs émissions de N2O associées présentent, en fonction d’un gradient de températures (5-45°C), des courbes gaussiennes. De plus, à l’échelle du bassin versant de l’Orgeval, les bilans azotés ont montré que les pratiques de l’AB (mesure préventive) permettent de réduire les pollutions nitriques diffuses sans engendrer une augmentation d’émissions de N2O, ce qui n’est pas le cas lors de la création d’étangs (mesure curative). Enfin dix-huit exploitations agricoles (8 AB, 10 AC) ont été équipés en bougies poreuses dans le bassin de la Seine. A l’échelle de leurs rotations, les concentrations moyennes sont en AB de 10.1 ± 3.4 mg N l-1 et en AC de 16.6 ± 10.3 mg N l-1. Ces concentrations, converties en flux, aboutissent à des quantités d’azote lixivié en AB de 15.3 ± 9.7 kg N ha-1 et en AC de 27 ± 24.7 kg N ha-1 selon différents pôles pédoclimatiques In the past decades, intensive conventional farming (CF) has led to nitrogen (N) losses in the environment, due to nitrate (NO3-) leaching and to nitrous oxide (N2O) emissions. We assumed that organic farming (OF) could contribute in reducing these losses. Therefore, the main aim of this PhD study is to measure and quantify N losses in different spatial scales (process, farm, catchment) and different arable cops systems (OF/CF) in the Seine basin.At the farm scale, the OF rotation reduce by 28% N2O emissions and by 25% NO3 leached. At the processes scale, nitrification, denitrification and their N2O emissions associated, according to a range of temperatures (5-45°C) showed Gaussian curves. At the Orgeval basin scale, the N balance showed OF system (a preventive measure) would allow to reduce diffused N pollution without increasing N2O emissions, differently from the implementation of ponds (a curative measure).Finally, 18 arable crop systems (8 OF, 10 CF) have been equipped with ceramic cups in the Seine basin. At the rotation scale, the sub-root concentrations means were 10.1 ± 3.4 mg N l-1 for the OF systems (with alfalfa in the head of the rotation) and 16.6 ± 10.3 mg N l-1 for the CF systems. The sub-root concentrations converted in the N flow led to 15.3 ± 9.7 kg N ha-1 in OF and 27 ± 24.7 kg N ha-1 in CF, depending on farms in different soil and climate conditions

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Gu, Sen. "Release of dissolved and colloidal phosphorus from riparian wetlands : a field and laboratory assessment of the mechanisms and controlling factors." Thesis, Rennes 1, 2017. http://www.theses.fr/2017REN1S063/document.

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Abstract:

Le phosphore (P) est un nutriment essentiel dans le contrôle de l'eutrophisation des eaux de surface. La majorité du P causant cette eutrophisation dans les pays occidentaux est aujourd'hui issu des sols agricoles, ce qui explique pourquoi les recherches actuelles sur l'eutrophisation se focalisent sur la compréhension des mécanismes par lequel le P est relargué de ces sols. Dans cette thèse, nous étudions ces mécanismes en nous focalisant sur la fraction dissoute (DP) du P, fraction la plus menaçante du point de vue de l'eutrophisation. Une double approche a été utilisée, combinant le suivi de la composition d'eaux du sol et d'eaux de ruisseau dans un petit bassin versant (BV) agricole représentatif (BV de Kervidy-Naizin, France) et des simulations expérimentales au laboratoire. Les suivis de terrain ont révélé que les zones humides ripariennes (RW) étaient les principales zones de relargage de DP dans le BV étudié, via deux mécanismes essentiellement déclenchée par les fluctuations des hauteurs de nappe, i) la réhumectation des sols (DRW) et ii) la dissolution réductrice des oxydes de fer du sol dans de périodes d'anoxie. Ces mêmes suivis ont révélé la présence de fortes variations spatiales de la nature chimique (inorganique et organique/colloïdale) du DP relargué. Les variations saisonnières et interannuelles de l'hydroclimat, combinées aux variations locales de topographie ont été démontrées être les deux facteurs principaux contrôlant i) la fréquence des épisodes DRW, et ii) la durée des périodes anoxiques, entraînant au final de fortes variations saisonnières et interannuelles de la dynamique de relargage du DP. Comme indiqué dans un modèle conceptuel général, la topographie est sans doute le facteur clé de contrôle des variations observées, en raison de son rôle sur i) le transfert de P à partir des parcelles agricoles amont, ii) le taux de minéralisation du P organique du sol P et iii), le déclenchement des deux mécanismes de relargage précités. Les expériences en laboratoire ont confirmé le rôle des événements DRW comme processus clé causant le relargage de DP dans les RWs. Les résultats ont démontré que le DP relargué consistait non seulement de "vrai" DP inorganique et organique, mais aussi de P colloïdal, le P colloïdal et le DP organique étant les plus réactifs aux événements DRW. Les données ont aussi révélées que ces différentes formes de P provenaient de différentes sources dans le sol (méso et macroporosité pour P colloïdal et le DP organique; microporosité pour DP inorganique), et que la quantité de P colloïdal relargué était positivement corrélée avec la teneur en matière organique et la taille de biomasse microbienne du sol. Ces mêmes expériences ont confirmé le rôle des conditions anoxiques comme conditions favorisant la libération de DP dans les RWs. La dissolution réductive de sol Fe-oxyhydroxydes n'est cependant pas le seul processus impliqué, un autre processus étant la hausse du pH causée par des réactions de réduction. Les résultats obtenus démontrent que l'augmentation de pH contrôle la libération de DP dans les sols riches en matière organique, alors que ce relargage est contrôlé principalement par la réduction des oxydes de fer dans les sols pauvres en matière organique. Les données expérimentales démontrent également que l'apport de sédiments issus des sols agricoles amont accroit le relargage de DP dans les RW, probablement en raison de la dissolution des oxydes de fer de ces mêmes sédiments par les bactéries ferroréductrices des Rws. Au final, cette thèse permet de mieux contraindre les mécanismes et facteurs responsables du relargage de DP dans les bassins versants agricoles. Une conséquence très pratique de ce travail est que la conception de stratégies pour limiter les fuites de DP dans ces bassins ne peut se faire sans une prise en compte des rôles de l'hydroclimat, de la topographie locale et des propriétés du sol sur ce relargage Phosphorus (P) is a key nutrient in controlling surface water eutrophication. Because of the decrease of urban and industrial P emissions, most of the P nowadays causing surface water eutrophication in western countries consists of P transferred from agricultural soils, explaining why current eutrophication research focused on understanding the mechanisms by which P is released from soils. In this thesis, we studied these release mechanisms for dissolved P (DP) – i.e. the most bioavailable P component for algae - using an approach combining field monitoring of soil and stream water compositions in a small, headwater catchment typical of western countries agricultural catchments (the Kervidy-Naizn catchment, France), and laboratory experimental simulations. Field monitoring data revealed that riparian wetlands (RW) are the main zones of DP release and DP production in the studied catchment, through essentially two mechanisms triggered by groundwater table fluctuations, namely i) rewetting of dry soils (DRW), and ii) reductive dissolution of soil Fe (hydr)oxides during anaerobic periods. Field monitoring data also revealed the presence of strong spatial variations in the chemical nature (inorganic vs. organic/colloidal) of the released DP, which was in relation to differences in soil properties and local topography. Seasonal and inter-annual hydroclimate variations, combined with variations in local topography were found to control the frequency of soil DRW events and duration of anaerobic periods, resulting in strong seasonal and inter-annual variations of DP release dynamics. As shown in a conceptual model, topography is likely to be the key driver of the observed spatial and temporal variations, because of its combined control on i) the transfer of P from upland fields to RW zones, ii) the mineralization rates of soil organic P and iii) the triggering of the above two release mechanisms. Laboratory leaching experiments on the same soils confirmed the role of DRW events as a major process causing DP release pulses in RWs. The data demonstrated that the released DP consisted not only of true dissolved inorganic and organic P but also of colloidal P, the latter phase being the most reactive to DRW events. The data also revealed that the different P forms came from different P sources in the soil (soil macro/mesopores for colloidal P and organic DP; soil micropores for inorganic DP) and that the amount of released colloidal P correlated positively with the organic matter contents and soil microbial biomass size of the soil. Anaerobic incubation experiments, on their hand, confirmed the role of anoxic conditions as conditions favoring the release of DP in RW. Reductive dissolution of soil Fe-oxyhydroxide was, however, not the sole process involved in that release, another process being the rise in pH caused by reduction reactions. Experimental data showed that the pH rise controlled the DP release in organic-rich soils, this release being on the contrary mainly controlled by soil Fe-oxyhydroxides reductive dissolution in organic-poor soils. Experimental data also showed that the input of soil sediments from upland fields enhanced the release of DP in RW, most likely due to the enhanced dissolution of sediment Fe-oxyhydroxides by RW Fe-reducing bacteria. Overall, this thesis allowed new constraints to be placed on the release mechanisms of DP in headwater agricultural catchments. One very practical output is that great care should be taken of hydroclimate variability, local topography, and soil property when designing and implementing management options to reduce DP release and transfer in agricultural catchments

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Brunet, Frédéric. "VARIATIONS DE LA SIGNATURE ISOTOPIQUE δ13C DU CARBONE INORGANIQUE DISSOUS DANS LES RIVIÈRES ET LES FLEUVES". Phd thesis, Université Paul Sabatier - Toulouse III, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00184081.

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Abstract:

L'objectif scientifique de ce travail est de mieux comprendre les transferts de carbone par les fleuves vers les océans et d'identifier les différents processus biogéochimiques susceptibles de contrôler ces transferts, à l'aide des signatures isotopiques (δ13C) du carbone. Pour ce faire, 25 bassins versants ont été étudiés à travers le monde, en allant de petits bassins versants élémentaires jusqu'aux grands bassins fluviaux. Les résultats obtenus mettent en évidence un contrôle majeur du δ13CCID par le dégazage de CO2 vers l'atmosphère et par l'oxydation du carbone organique (allochtone et autochtone). La signature isotopique moyenne δ13C du flux de carbone inorganique vers les océans est estimée dans cette étude à -11,8‰. Enfin, les premiers éléments d'un modèle numérique (δ-Carb) sont fournis dans cette étude pour simuler l'évolution du δ13CCID dans les rivières et les fleuves.

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Ba, Mouhamadoul Moustapha. "Dynamique des interactions physico-chimiques en zone hyporhéique : influence des crues et de la suppression des barrages." Electronic Thesis or Diss., Université de Rennes (2023-....), 2023. http://www.theses.fr/2023URENB076.

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Abstract:

Dans le contexte de la rivière Sélune en France, où deux barrages sont en cours de retrait pour rétablir la continuité hydro-sédimentaire de la rivière, cette thèse s'est fixée pour objectif de comprendre les impacts potentiels de ces changements sur la dynamique de la zone hyporhéique. Cette zone, cruciale dans les cycles hydrologiques ainsi que pour la reproduction de certaines espèces de poisson, demeure mal comprise du fait du faible nombre de donnée disponibles. Pour pallier à ce problème, un réseau de capteurs autonomes mesurant différentes variables physico-chimiques a été déployé à partir d'octobre 2021, sur une durée de 2 ans. La méthodologie de cette étude repose sur l'analyse des gradients physico-chimiques verticaux dans les sédiments du lit de la rivière, en se penchant sur l'oxygène et la conductivité. L'hétérogénéité de la perméabilité a également été examinée grâce à des mesures de conductivité électrique. Les résultats ont révélé des variations spatiales significatives de la perméabilité du lit. En particulier, l'impact du flux sédimentaire lié à l'arasement des barrages a été observé, provoquant une diminution de la perméabilité dans certaines zones. En ce qui concerne l'oxygène dissous, les variations observées sont liées aux régimes d'infiltration et d'exfiltration, avec possiblement des baisses temporaires dues à l'activité microbienne en réponse à l'apport de matière organique. De plus, l'arrivée de sédiments en mai 2022 semble avoir entraîné une période prolongée d'anoxie, avec potentiellement des conséquences majeures pour la faune aquatique. Cette recherche a contribué à une meilleure compréhension de la zone hyporhéique et a souligné l'impact significatif du flux sédimentaire sur la perméabilité, la dynamique de l'oxygène et le phénomène de colmatage. Elle a également ouvert de nouvelles perspectives pour l'analyse des propriétés hydrothermiques du lit de la rivière, des flux d'eau et l'utilisation de mesures de conductivité électrique pour estimer la profondeur des échanges nappe-rivière, ainsi que le développement de modèles théoriques pour prédire le transport des éléments dissous et leur dégradation In the context of the Selune River in France, where two dams are currently being removed to restore hydro-sedimentary continuity in the river, this thesis aimed at understanding the potential impacts of these changes on the dynamics of the hyporheic zone. This zone, crucial for the reproduction of certain species and economic activities, requires in-depth monitoring. To achieve this, a network of autonomous sensors measuring various physicochemical variables was deployed starting in October 2021, for a duration of 2 years. The methodology of this study is based on the analysis of vertical physicochemical gradients in the riverbed sediments, focusing on oxygen and conductivity. The heterogeneity of permeability was also examined through measurements of electrical conductivity. The results revealed significant spatial variations in bed permeability. Specifically, the impact of sediment transport released by the dam removal was observed, causing a decrease in permeability in certain areas. Regarding dissolved oxygen, local variations were related to infiltration and exfiltration regimes, with temporary decreases due to microbial activity in response to organic matter input. Furthermore, the arrival of sediments in May 2022 led to an extended period of anoxia, with potentially significant consequences for aquatic fauna. This research has contributed to a better understanding of the hyporheic zone and emphasized the significant impact of sediment transport on permeability, oxygen dynamics, and clogging phenomena. It has also opened new perspectives for the analysis of hydrothermal properties of the riverbed, water flow, and the use of electrical conductivity measurements to estimate the depth of groundwater-river exchanges, as well as the development of theoretical models to predict the transport and degradation of dissolved elements

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Ochoa-Salazar, Brenda-Xiomara. "Etude conjuguée géochimique/hydrologique des relations nappe-rivière dans une zone humide : cas de la zone humide alluviale de Monbéqui, France." Toulouse 3, 2008. http://thesesups.ups-tlse.fr/468/.

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Une étude combinant analyses de terrain et analyse expérimentale en laboratoire vise à identifier les caractéristiques des eaux d'une zone humide, ainsi que les processus á l'origine de ces caractéristiques. La zone humide alluviale étudiée, celle de Monbéqui (25 ha), située á 50 km de Toulouse, est un milieu complexe, lieu de rencontre de masses d'eau de rivière et de nappe, d'intrants additionnels (engrais agricoles, rejets domestiques) et zone ou se déroulent de nombreuses réactions biologiques. Afin d'identifier les multiples apports et réactions á l'origine des caractéristiques de ces eaux, l'approche adoptée est celle d'une analyse en multi-composants, dans des diagrammes de mélange. L'analyse dans ces représentations d'éléments conservatifs (18O/16O, Cl-, Na+ et Ca2+) permet d'identifier trois masses d'eau: l'eau de Garonne, et deux eaux de nappe de nature différente. L'analyse des concentrations d'éléments non conservatifs (COD, NO3-, DO, Mn, Fe) associés à des réactions biogéochimiques de la matière organique, relativement á leurs concentrations attendues par de simples mélanges entre masses d'eau, permet d'identifier et quantifier les excès et déficits de ces composants, et de définir spatialement des zones présentant vis-à-vis des excès ou déficits de ces composants des caractéristiques distinctes. Ces zones sont associées à différentes conditions d'évolutions, par oxydation de matières organiques d'origines distinctes: deux flux de matières organiques d'origines distinctes sont distingues, un flux de matière organique apporté par la Garonne et qui s'oxyde lorsque celle ci entre en contact avec l'aquifère de la zone humide, donnant lieu à une série de réactions qui se traduit par une zonation spatiale des déficits de COD, NO3-, DO et excès en Mn, Fe le long des berges de la Garonne vers l'intérieur de la zone humide. . This study combined analysis of terrain and analysis of laboratory to identifier the characteristics of waters the wetland zone and the processes that originate this characteristics. The Monbequi wetland zone studying (25 h) localize à 50 km of Toulouse, is a complex area, place of take river waters mass and groundwater(s) input additional (agricultural fertilizer, domestics discharge) and zone where take place many reactions biologics. This approach was used the multi-compounds analysis, in the mixing diagrams. The analysis of conservatives elements (18O/16O, Cl-, Na+ y Ca2+) permit identifying three waters mass: Garonne river water and two different groundwater. The analysis of concentrations of elements non-conservatives (COD, NO3-, DO, Mn, Fe) associate of biogeochemical reactions of organic matter relative to concentrations of the simple mixing waters mass permit to identify and quantify the excess and deficits of compounds, and to definer spatially of zones with the excess and deficits of this compounds with characteristics different. These zones are associated to different evolutions conditions, for oxidation of organic matter of origin distinct. Two flux of organic matter of origin distinct are identified: one flux of organic matter contribution for the Garonne River and that oxidizes after entering in contact with aquifer of the wetland zone, take place the reactions that showed the spatial areas of deficits in COD, NO3-, DO, and excess in Mn and Fe at long of gravel banks Garonne River toward interior of wetland zone. On the other hand we have one flux of the organic matter from the surface of wetland zone; it is the origin of the excess general in the carbonates of waters. This flux is estimated ten times higher that the flux of organic matter in contact Garonne River-Aquifer. The evolution of oxidized in the organic matter take place at the zones with deficits in nitrates, showed respectively by the processes of denitrification and nitrification. .

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Regis, Julie. "Impact des hypoxies sur la mobilité des nutriments et ETMM présents dans les sédiments des lagunes méditerranéennes." Electronic Thesis or Diss., Nîmes, 2024. http://www.theses.fr/2024NIME0002.

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Abstract:

La concentration en oxygène dans la colonne d’eau est le principal facteur de contrôle de l’ensemble des réactions biogéochimiques dans les sédiments de surface et les transferts à l’interface eau-sédiment (IES) des nutriments, métaux et métalloïdes (ETMM). Trois lagunes de la façade méditerranéenne française (Berre, Thau et Prévost) font parties des zones côtières eutrophisées et impactées par des épisodes d’hypoxie dans le monde et ont de fortes accumulations de nutriments et d’ETMM dans les sédiments. Elles sont aussi caractérisées par des habitats benthiques différents incluant pour certaines la présence de macrophytes, dont le rôle de régulateur de flux de nutriments à l’IES a été démontré. Cette thèse vise à mieux comprendre l’impact des désoxygénations sur la mobilité des nutriments et ETMM contenus dans les sédiments des lagunes méditerranéennes, en présence de différents habitats benthiques représentant leur gradient d’eutrophisation. Les résultats montrent que la lagune de Berre est le site le plus impacté par des épisodes de désoxygénation de longue durée (1 semaine) et saisonniers, la lagune du Prévost présente de grandes variations nycthémérales passant de l’hypoxie à l’hyperoxie en moins de 12 h en saison estivale, et le site de la lagune de Thau semble le plus résilient vis à vis des problématiques de désoxygénation qui restent épisodiques. En conditions estivales, les profils de concentrations des sédiments et eaux porales indiquent des enrichissements en nutriments et en sulfures dans les substrats des habitats benthiques des lagunes aux statuts d’eutrophisation les plus avancés (Berre et Prévost) et également en présence de macroalgues (Prévost et Thau). Ces enrichissements sont issus d’une forte minéralisation de la matière organique et les conditions plus réductrices dans ces habitats fixent les ETMM (As, Sb, Cd, Pb, Zn, Ni, Cu, Co, Hgtot) à la phase solide du sédiment. La comparaison aux seuils environnementaux disponibles permet d’identifier les habitats de la lagune de Berre fortement a risque vis à vis du soutien de l’eutrophisation, de la remobilisation des ETMM à l’IES et du risque écotoxicologique. L’acquisition de gradients de concentration en oxygène dissous, au sein de la couche limite benthique (BBL) à haute résolution temporelle, a permis d’identifier la forte demande en oxygène des sédiments de la lagune de Berre et les désoxygénations nocturnes issues de la présence des macroalgues opportunistes sur la lagune du Prévost. L’acquisition ponctuelle, de gradients de concentration, illustre des exports de nutriments du sédiment vers la colonne d’eau plus intenses en conditions anoxiques et euxiniques ainsi que des exports de Mn, Fe, As, Co en conditions hypoxiques. A l’inverse, les gradients en conditions euxiniques indiquent des situations de piégeage d’ETMM (Mn, Fe, Cu, Mo) avec les phases sulfurées du sédiment. En parallèle, les expérimentations in situ et ex situ d’incubation en conditions de désoxygénation "forcées" pour les différents habitats benthiques présents dans ces trois sites, ont permis d’obtenir des flux à l’IES qui suivent également cette tendance. Une intensification des flux en nutriments suivant la désoxygénation a été mesurée dans les habitats sédiment nu impacté par la désoxygénation (Berre) et pour les habitats comportant des macroalgues pérennes (Thau) et opportunistes (Prévost). Pour ces mêmes habitats les exports d’ETMM (Mn, Fe, As, Co, V ,Mo) les plus intenses ont été mesurés en conditions hypoxiques et anoxiques et à l’inverse, des diminution et inversion des flux en conditions euxiniques. Cette approche comparative et expérimentale de terrain apporte le point de vue intégratif de la biogéochimie sur la qualité chimique des sédiments de ces milieux lagunaires en cours de re-oligotrophisation. Permettant de contextualiser leur grande variabilité temporelle et spatiale ainsi que leur vulnérabilité face aux changements climatiques Studies carried out in recent years have shown that oxygen concentration in the water column is the main factor controlling all biogeochemical reactions in surface sediment, as well as controlling transfers of nutrients, trace elements (TE) at the sediment water interface (SWI). Three lagoons on France’s Mediterranean coast (Berre, Thau and Prévost) are among the world’s most eutrophied coastal zones impacted by hypoxia episodes, with high accumulations of nutrients, metals and metalloids in their sediment. They are also characterized by different benthic habitats, some of which include macrophytes, which have been shown to regulate nutrient flux at IES. This thesis project aims to better understand the impact of deoxygenation phenomena on the mobility of nutrients and TE present in Mediterranean lagoon sediment, in the presence of different benthic habitats representing their eutrophication gradient. The results show that the Berre lagoon is the site most impacted by long-lasting (1 week) and seasonal episodes of deoxygenation; the Prévost lagoon exhibits wide nycthemeral variations, going from hypoxia to hyperoxia in less than 12 h during the summer season; the Thau lagoon site seems the most resilient about deoxygenation. Under summer conditions, sediment and porewater concentrationprofiles show enrichments in nutrients and sulfides in the substrates of benthic habitats in lagoons with the most advanced eutrophication status (Berre and Prévost), and also in the presence of macroalgae (Prévost and Thau). These enrichments are the result of strong organic matter mineralization, and the more reducing conditions in these habitats binding the TE (As, Sb, Cd, Pb, Zn, Ni, Cu, Co, Hgtot) to the solid phase of the sediment. Comparison with available environmental thresholds enables us to identify habitats in the Berre lagoon that are highly at risk in terms of eutrophication support, remobilization of TE at SWI and ecotoxicological risk. The acquisition of dissolved oxygen concentration gradients within the benthic boundary layer (BBL) at high temporal resolution has enabled us to identify the high oxygen demand of sediment in the Berre lagoon and the nighttime deoxygenations resulting from the presence of opportunistic macroalgae in the Prévost lagoon. The punctual acquisition of concentration gradients illustrates nutrient exports from the sediment to the water column that are more intense under anoxic and euxinic conditions, and exports ofMn, Fe, As, Co under hypoxic conditions. However, concentration gradients under euxinic conditions indicate the trapping of TE (Mn, Fe, Cu,Mo) with the sulfide phases of the sediment. In addition, in situ and ex situ incubation experiments under "forced" deoxygenation conditions for the various benthic habitats present at these three sites yielded SWI fluxes that also followed this trend. Nutrient fluxes were shown to intensify following deoxygenation in eutrophied bare sediment habitats affected by deoxygenation (Berre) and specifically in habitats containing opportunistic (Prévost) and perennial (Thau) macroalgae. For these same habitats, the most intense exports of TE (Mn, Fe, As, Co, V , Mo) were measured under hypoxic and anoxic conditions, while fluxes decreased or reversed under euxinic conditions. This comparative and experimental field approach brings an integrative biogeochemical perspective on the chemical quality of sediment in lagoon environments undergoing re-oligotrophication. It provides a context for their great temporal variability, as well as their vulnerability to climate change

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Brunet, Frédéric. "Variations de la signature isotopique (delta)13 C du carbone inorganique dissous dans les rivières et les fleuves." Toulouse 3, 2004. http://www.theses.fr/2004TOU30228.

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L'objectif scientifique de ce travail est de mieux comprendre les transferts de carbone par les fleuves vers les océans et d'identifier les différents processus biogéochimiques susceptibles de contrôler ces transferts, à l'aide des signatures isotopiques (d13C) du carbone. Pour ce faire, 25 bassins versants ont été étudiés à travers le monde, en allant de petits bassins versants élémentaires jusqu'aux grands bassins fluviaux. Les résultats obtenus mettent en évidence un contrôle majeur du d13CCID par le dégazage de CO2 vers l'atmosphère et par l'oxydation du carbone organique (allochtone et autochtone). La signature isotopique moyenne d13C du flux de carbone inorganique vers les océans est estimée dans cette étude à -11,8. Enfin, les premiers éléments d'un modèle numérique (d-Carb) sont fournis dans cette étude pour simuler l'évolution du d13CCID dans les rivières et les fleuves The scientific objective of this work is to better understand the riverine carbon transfers to the oceans and to identify the different biogeochemical processes controlling these transfers using carbon isotopic signature (d13C). In order to do that, 25 watersheds have been investigated in the world, going from small catchments to large river basins. The results emphasize the major control of CO2 degassing to the atmosphere and of organic carbon oxidation (allochtonous and autochtonous) on the riverine d13CDIC. The average isotopic signature d13CDIC of the inorganic carbon riverine flux into the oceans has been estimated in this study to be -11,8. Finally, a first approach of a numerical model (d-Carb) has been developed to simulate the d13CDIC evolution in rivers

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

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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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Nogaro, Géraldine. "Influence des dépôts de sédiments fins sur le fonctionnement physique et biogéochimique des interfaces sédimentaires aquatiques : interactions avec les processus de bioturbation." Lyon 1, 2007. http://www.theses.fr/2007LYO10104.

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Dans les écosystèmes aquatiques, les échanges à l’interface eau-sédiment jouent un rôle clé dans les processus biogéochimiques et la dégradation de la matière organique. De ce fait, dans les systèmes colmatés par des sédiments fins, le fonctionnement de l’interface est fortement modifié. L’objectif de cette étude est de quantifier les effets de deux taxons générateurs de bioturbation (oligochètes tubificidés et larves de chironomes) dans des systèmes expérimentaux en infiltration colmatés par différents types de sédiments fins. Les résultats suggèrent de prendre en compte pleinement le rôle de la bioturbation dans la quantification des flux de matière et d’énergie au sein des milieux sédimentaires naturels et anthropisés In aquatic ecosystems, water-sediment exchanges play a key role on biogeochemical processes and organic matter mineralization. Thus, in systems clogged by fine sediments, the functioning of water-sediment interface is strongly perturbed. The objective of this study was to quantify the effects of two bioturbator taxa (tubificid oligochaeta and chironomid larvae) in experimental infiltration systems clogged by different types of fine sediments. Results of this study suggest the need to fully account for bioturbation when quantifying matter and energy flows in natural and anthropogenically-influenced sedimentary systems

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Tilliette, Chloé. "Influence du fer et autres éléments traces issus des sources hydrothermales peu profondes sur la biogéochimie marine dans le Pacifique Sud-Ouest." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2023. http://www.theses.fr/2023SORUS046.

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L’océan Pacifique Sud-Ouest a été identifié comme un point chaud de fixation de diazote (N2) par les organismes diazotrophes, arborant des taux de fixation parmi les plus élevés des océans du globe. Le succès de ces espèces repose sur les concentrations non limitantes en fer dissous (DFe) dans la couche photique de la région, dont l’origine demeure méconnue. Dans le cadre de ce travail de thèse, la distribution du DFe a été étudiée le long d’un transect de 6100 km, allant de Nouméa jusqu’aux eaux de la gyre et traversant le Bassin de Lau et l’Arc des Tonga (175 °E à 166 °W, le long de 19–21 °S). Combinées avec une analyse optimale multiparamétrique des masses d’eau, les anomalies de DFe ont été déterminées sur la zone du transect, les plus notables étant présentes le long de l’Arc des Tonga. Les résultats ont démontré que les masses d’eau d’origine lointaine alimentant le Bassin de Lau ne peuvent expliquer les concentrations observées en surface dans cette région, permettant de conclure avec certitude que le DFe provient de sources hydrothermales peu profondes présentes le long de l’arc. Bien qu’une portion non négligeable de cet apport de DFe soit transportée sur de longues distances, une large majorité est rapidement éliminée à proximité des sources sous l’action de divers processus mis en lumière à l’aide d’un modèle en boîte. Outre le fer, les fluides hydrothermaux sont enrichis en de nombreux autres métaux susceptibles d’être toxiques pour les organismes. Ces fluides, directement introduits dans la couche photique, pourraient impacter le phytoplancton. Leur effet a été évalué lors d’une expérience innovante pendant laquelle des communautés planctoniques naturelles ont été soumises à un gradient d’enrichissement en fluides hydrothermaux. Malgré un effet toxique initial de quelques jours, les apports hydrothermaux ont finalement induit des taux de fixation de N2, de productivité et d’export de matière organique deux à trois fois plus élevés que dans le contrôle non enrichi. Cet effet fertilisant résulte probablement de la détoxification de l’environnement, riche en de nombreux éléments potentiellement toxiques, par des écotypes résistants capables de produire des ligands forts, les thiols, limitant la biodisponibilité de certains métaux. L’apport additionnel d’éléments fertilisants par les fluides, en particulier le DFe, a ainsi permis la croissance ultérieure des espèces les plus sensibles. Ces résultats expérimentaux, reproduisant fidèlement les observations in-situ, confirment l’implication des fluides hydrothermaux peu profonds dans la forte productivité observée dans la région. Les sources hydrothermales ont pu être tracées à différentes échelles spatiales et temporelles par le déploiement de pièges à sédiments dérivants (durant quelques jours, le long de l’Arc des Tonga) et fixe (durant une année, le long de la dorsale de Lau) et par le carottage des sédiments du fond marin aux sites de déploiement des pièges (échelle de temps géologique). Le traçage Al-Fe-Mn a révélé que le matériel lithogénique exporté à petite et large échelle spatiale dans la région provenait de sources hydrothermales peu profondes et/ou profondes localisées le long de l’Arc des Tonga. Cette empreinte hydrothermale a également été détectée dans les sédiments, notamment à proximité de la dorsale de Lau où la présence d’une importante source active est fortement suspectée. Finalement, les dynamiques similaires observées pour l’export de particules d’origine biologique et hydrothermale suggèrent que la production de surface serait liée aux apports hydrothermaux dans la couche photique. En conclusion, ce travail de thèse a démontré l’impact de sources hydrothermales peu profondes sur le cycle des éléments traces, notamment du fer, dans la colonne d’eau et les sédiments, ainsi que leur lien avec la productivité biologique dans la région du Pacifique Sud-Ouest The Western Tropical South Pacific Ocean has been identified as a hotspot for dinitrogen (N2) fixation by diazotrophic organisms, with some of the highest rates recorded in the global ocean. The success of these species relies on non-limiting concentrations of dissolved iron (DFe) in the photic layer of the region, whose origin remains unclear. In this thesis work, the distribution of DFe was studied along a 6100-km transect from Noumea to the gyre waters, crossing the Lau Basin and the Tonga Arc (175°E to 166°W, along 19-21°S). Combined with an optimal multiparametric water mass analysis, DFe anomalies were determined over the transect area, the most notable being present along the Tonga Arc. The results demonstrated that water masses of remote origin entering the Lau Basin could not explain the concentrations observed at the surface in this region, leading to the confident conclusion that DFe originates from shallow hydrothermal sources present along the arc. Although a non-negligeable portion of this DFe input is transported over long distances, a large majority is rapidly removed near the sources through a variety of processes highlighted by a box model. Besides iron, hydrothermal fluids are enriched in numerous other metals that may be toxic to organisms. These fluids, introduced directly into the photic layer, could have an impact on phytoplankton. Their effect was evaluated in an innovative experiment during which natural plankton communities were subjected to an enrichment gradient of hydrothermal fluids. Despite an initial toxic effect of a few days, hydrothermal inputs ultimately induced N2 fixation, productivity and organic matter export rates two to three times higher than those of the non-enriched control. This fertilizing effect probably results from the detoxification of the environment, rich in numerous potentially toxic elements, by resistant ecotypes able to produce strong ligands, such as thiols, limiting the bioavailability of certain metals. The additional supply of fertilizing elements by the fluids, in particular DFe, thus allowed the subsequent growth of the most sensitive species. These experimental results, faithfully reproducing the in-situ observations, confirm the involvement of shallow hydrothermal fluids in the high productivity observed in the region. Hydrothermal sources could be traced at different spatial and temporal scales through the deployment of drifting (for a few days, along the Tonga Arc) and fixed (for a year, along the Lau Ridge) sediment traps and through the coring of seafloor sediments at the trap deployment sites (geological time scale). Al-Fe-Mn tracing revealed that the lithogenic material exported at small and large spatial scales in the region originated from shallow and/or deep hydrothermal sources located along the Tonga Arc. This hydrothermal signature has also been detected in the seafloor sediments, particularly in the vicinity of the Lau Ridge where the presence of a major active source is strongly suspected. Finally, the similar patterns observed for the export of biological and hydrothermal particles suggest that surface production is closely linked to hydrothermal inputs into the photic layer. In conclusion, this thesis work has demonstrated the influence of shallow hydrothermal sources on the fate of trace elements, particularly iron, in the water column and seafloor sediments, and their link to biological productivity in the Western Tropical South Pacific region

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Casella, Elisa. "Simulations numériques des processus de méso-échelle en Mer Ligure." Phd thesis, Université du Sud Toulon Var, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00533713.

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Abstract:

Le but de ce travail est l'étude de processus à mésoéchelle de la mer Ligure. L'étude concerne les tourbillons et leur effet sur les variables biogéochimiques liées au plancton. Le modèle implémenté pour les simulations est ROMS, Regional Ocean Modeling System (Shchepetkin and McWilliams, 2005). La simulation à haute résolution du courant Ligure-Provençal-Catalan dans la Mer Ligure a révélé la présence d'instabilités qui induit la formation de structures tourbillonnaires. Ces tourbillons sont particulièrement intenses lorsque le forçage du vent provient d'un modèle météorologique à haute résolution spatiale et temporelle. Au contraire, l'utilisation de vents climatologiques à basse résolution comme forçage, induit des structures à mésoéchelle moins intenses et moins nombreuses. Les simulations forcées avec des vents réels permettent la formation d'intenses tourbillons anticycloniques entre le courant Ligure-Provençal et la côte. Ces tourbillons se déplacent lentement avec le courant. L'augmentation de la résolution permet de faire apparaître de petites structures tourbillonnaires autour du vortex principal. Les tourbillons observés sont associés à des structures de vitesse verticale complexes. La simulation montre d'importantes vitesses verticales positives (upwelling) près de la côte qui peuvent induire la remontée de masses d'eaux riches en nutriments, et des vitesses verticales négatives au centre du tourbillon. Les vitesses verticales augmentent avec la résolution de la simulation et peuvent atteindre des valeurs de l'ordre de la dizaine de mètres par jour. L'augmentation de la résolution permet de résoudre plus en détail la distribution du champ de vitesse et on observe ainsi des structures complexes de vitesses positives et négatives que s'alternent en correspondance d'un tourbillon. Pour ce qui concerne les vitesses horizontales, la résolution n'a pas un effet significatif sur leur intensité et distribution. Cela signifie que le processus est suffisamment bien résolu dans la simulation à plus basse résolution. Les vitesses verticales associées V au tourbillon peuvent avoir un rôle significatif pour la dynamique de l'écosystème marin de la Mer Ligure. Ces structures peuvent apporter en surface des masses d'eaux riches en nutriments qui peuvent mettre en route la chaîne trophique liée à la production primaire. Tous les vivants sont liés directement ou indirectement à cette production. Pour étudier l'impact des structures à mésoéchelle sur les variables biologiques nous avons appliqué un module biogéochimique couplé au modèle hydrodynamique. Les résultats mettent en évidence la complexité du comportement des variables biogéochimiques en présence des structures dynamiques, ainsi que leur variabilité en fonction du type de tourbillons (cyclonique ou anticyclonique). Les tourbillonnes cycloniques représentent essentiellement des zones de croissance de biomasse. Les tourbillonnes anticycloniques représentent aussi des zones d'accumulation de biomasse mais aussi des zones de croissance de biomasse due à la remontée d'eaux riches en nutriment au bord du tourbillon. Les résultats du travail de thèse et décrits dans ce document, montrent l'importance des processus à la mesoéchelle, l'impact de tourbillons sur la production biologique et la nécessité d'adopter une résolution spatiotemporelle suffisamment haute pour le modèle océanique et pour les forçages atmosphériques.

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Casella, Elisa. "Simulations numériques des processus de méso-échelle en Mer Ligure." Phd thesis, Toulon, 2009. https://theses.hal.science/tel-00533713/fr/.

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Abstract:

Le but de ce travail est l'étude de processus à mésoéchelle de la mer Ligure. L'étude concerne les tourbillons et leur effet sur les variables biogéochimiques liées au plancton. Le modèle implémenté pour les simulations est ROMS, Regional Ocean Modeling System (Shchepetkin and McWilliams, 2005). La simulation à haute résolution du courant Ligure-Provençal-Catalan dans la Mer Ligure a révélé la présence d'instabilités qui induit la formation de structures tourbillonnaires. Ces tourbillons sont particulièrement intenses lorsque le forçage du vent provient d'un modèle météorologique à haute résolution spatiale et temporelle. Au contraire, l'utilisation de vents climatologiques à basse résolution comme forçage, induit des structures à mésoéchelle moins intenses et moins nombreuses. Les simulations forcées avec des vents réels permettent la formation d'intenses tourbillons anticycloniques entre le courant Ligure-Provençal et la côte. Ces tourbillons se déplacent lentement avec le courant. L'augmentation de la résolution permet de faire apparaître de petites structures tourbillonnaires autour du vortex principal. Les tourbillons observés sont associés à des structures de vitesse verticale complexes. La simulation montre d'importantes vitesses verticales positives (upwelling) près de la côte qui peuvent induire la remontée de masses d'eaux riches en nutriments, et des vitesses verticales négatives au centre du tourbillon. Les vitesses verticales augmentent avec la résolution de la simulation et peuvent atteindre des valeurs de l'ordre de la dizaine de mètres par jour. L'augmentation de la résolution permet de résoudre plus en détail la distribution du champ de vitesse et on observe ainsi des structures complexes de vitesses positives et négatives que s'alternent en correspondance d'un tourbillon. Pour ce qui concerne les vitesses horizontales, la résolution n'a pas un effet significatif sur leur intensité et distribution. Cela signifie que le processus est suffisamment bien résolu dans la simulation à plus basse résolution. Les vitesses verticales associées V au tourbillon peuvent avoir un rôle significatif pour la dynamique de l'écosystème marin de la Mer Ligure. Ces structures peuvent apporter en surface des masses d'eaux riches en nutriments qui peuvent mettre en route la chaîne trophique liée à la production primaire. Tous les vivants sont liés directement ou indirectement à cette production. Pour étudier l'impact des structures à mésoéchelle sur les variables biologiques nous avons appliqué un module biogéochimique couplé au modèle hydrodynamique. Les résultats mettent en évidence la complexité du comportement des variables biogéochimiques en présence des structures dynamiques, ainsi que leur variabilité en fonction du type de tourbillons (cyclonique ou anticyclonique). Les tourbillonnes cycloniques représentent essentiellement des zones de croissance de biomasse. Les tourbillonnes anticycloniques représentent aussi des zones d'accumulation de biomasse mais aussi des zones de croissance de biomasse due à la remontée d'eaux riches en nutriment au bord du tourbillon. Les résultats du travail de thèse et décrits dans ce document, montrent l'importance des processus à la mesoéchelle, l'impact de tourbillons sur la production biologique et la nécessité d'adopter une résolution spatiotemporelle suffisamment haute pour le modèle océanique et pour les forçages atmosphériques In this work we study numerically the currents dynamics of the Ligurian Sea (NW Mediterranean Sea) with a particular attention on mesoscale structures. To this end, we use the Regional Ocean Modeling System (ROMS) for a domain covering the whole Ligurian Sea, with embedded child grids covering the northwestern part of Ligurian Sea at resolution firstly 1 km, successively 300 m. The model is forced with climatological and output of operative model dataset, depending on the simulation. The simulations forced with the output of operative model show the formation of intense anticyclonic eddy structures in the coastal area, generated by the variable winds and by the interaction of transient currents with bottom and coastal topography (in the NW part of the Ligurian Sea). The eddies are characterized by a complex pattern of intense vertical velocities and induce strong, long-lasting coastal upwelling events. For this reason, anticyclonic vortices in the coastal area can generate bursts of nutrient input in the euphotic layer and contribute to the fertilization of the Ligurian Sea, with potentially important effects on the dynamics of phyto- and zooplankton. To detect the impact of mesoscale structures on biological production, a biogeochemical model coupled with the physical circulation model has been used. The results provided by the biogeochemical model evidence that the behaviour of biogeochemical variables in presence of structures is complex ad it depends on the particular type of structure. Both cyclonic and anticyclonic eddies have an impact on the behaviour of biogeochemical variables

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Corti, Roland. "Assèchement des cours d'eaux : effets sur les communautés d'invertébrés et la dynamique de la matière organique particulaire." Thesis, Lyon 1, 2013. http://www.theses.fr/2013LYO10048/document.

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Abstract:

Les transitions terrestre-aquatique jouent un rôle primordial dans le fonctionnement des écosystèmes. Dans les cours d'eau qui cessent de s'écouler périodiquement, ces transitions se développent latéralement au travers des zones ripariennes mais aussi longitudinalement le long du lit du cours d'eau. L'objectif de ce travail de thèse était de déterminer les effets de ces transitions terrestre-aquatique dans les lits des cours d'eau sur les communautés d'invertébrés terrestres et sur dynamique de la matière organique particulaire, un processus écologique fondamental au fonctionnement des cours d'eau. Les résultats montrent que communautés d'invertébrés ripariens sont peu dépendantes des ressources aquatiques du cours d'eau mais sont essentielles au maintien de la diversité en invertébrés dans les lits asséchés. La matière organique est transportée et se décompose par à coup lors des conditions aquatiques, influençant potentiellement la disponibilité en nutriments dans les réseaux hydrographiques Aquatic-terrestrial transitions play a major role in the functioning of ecosystems. In rivers that periodically cease to flow, these transitions move laterally in riparian zones and longitudinally along dry riverbeds. The objective of this thesis was to determine in drying rivers the effects of aquatic-terrestrial transitions on terrestrial invertebrate communities and on particulate organic matter dynamic, a key ecological process for ecosystem functioning. The results show that riparian communities are poorly dependent on aquatic resources from the rivers but are essential to invertebrate diversity in dry riverbeds. Organic matter has a pulsed dynamic in drying rivers with transport and processing stages limited to aquatic conditions, potentially influencing nutrient availability in river networks

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Akerman, Alisson. "Les isotopes du fer nouveaux indicateurs de la pression anthropique : cas du bassin Amazonien." Toulouse 3, 2013. http://thesesups.ups-tlse.fr/2672/.

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Ce travail de recherche porte sur l'étude des compositions isotopiques du fer dans différents réservoirs naturels d'environnements tropicaux. Cette étude a été conduite afin d'évaluer le potentiel des isotopes stables du Fe comme nouvel outil géochimique quantitatif et dynamique de la pression anthropique sur les processus de transformation des sols et le transfert d'éléments des continents vers les océans. Les résultats obtenus montrent qu'un fractionnement isotopique du Fe important se produit dans les sols le long de toposéquences en zone forestière tropicale. L'altération chimique et la pédogénèse sont responsables de la mobilisation et de la perte en fer isotopiquement léger dans les sols de bas de versant. Après déforestation, l'érosion et le colluvionnement entrainent un rajeunissement apparent du sol de bas de versant se traduisant par une signature isotopique en fer différente du sol de forêt. Le Fe dissous des eaux de ruisseau, drainant les bassins versants étudiés, montre une signature en fer isotopiquement lourde en forêt. En revanche, les eaux de zones déforestées sont enrichies en Fe isotopiquement léger. Cette différence est due à une mobilité du FeIII complexé par la matière organique dans les eaux noires, riches en matière organique des forêts, et à des modifications géomorphologiques induisant des processus d'oxydoréduction qui peuvent fractionner les isotopes du Fe, après déforestation. Les activités humaines contribuent à des modifications de l'environnement qui influencent les compositions isotopiques en fer. Cette première étude comparative entre forêts tropicales et zones déforestées prouve l'intérêt de l'étude des isotopes stables du Fe puisqu'ils permettent clairement de mettre en évidence l'impact sur le système eau-sol-végétation des activités anthropiques en environnement tropical This research work deals with iron isotope compositions from various natural reservoirs in tropical environments. The aim of this work was to evaluate whether or not stable Fe isotopes can be used as a new geochemical tool to trace soil transformations and mass transfers from continents to oceans. This will help quantifying the impact of anthropogenic activities like deforestation. Results show significant Fe isotope fractionation, occurring within soils along toposequences in tropical forest. Chemical alteration and pedogenesis are interpreted to be responsible for the preferential loss of light Fe isotopes in footslope soils. After deforestation, erosion and colluviation lead to an apparent rejuvenation of the soil valley that results into a different Fe isotope signature compared to the forest soils. Dissolved Fe from the rivers draining the studied watersheds show high isotopic signatures in forest. In contrast, waters originating from deforested areas appear enriched in light Fe isotopes. Such a difference is due to 1) FeIII mobility when complexed by organic ligands in black waters, the latter being enriched in organic matter from the forest, and 2) geomorphological modifications after deforestation leading to Fe isotope fractionation from redox processes. Human activities are actively contributing to environmental changes that generate significant variations in Fe isotopic compositions. This study is to date the first one that compares Fe isotopic signatures between tropical forests and deforested environments. It demonstrates here that Fe stable isotopes record significant variations in the water-soil-vegetation system in response to anthropogenic activities

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Auterives, Chrystelle. "Influence des flux d'eau souterraine entre une zone humide superficielle et un aquifère profond sur le fonctionnement hydrochimique des tourbières : Exemple des marais du Cotentin, Basse-Normandie." Phd thesis, Université Rennes 1, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00137706.

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Abstract:

Les tourbières holocènes des marais du Cotentin reposent sur des bassins sédimentaires sableux aquifères (K = 10-3 – 10-4 m.s-1) dont l'exploitation AEP crée des conditions hydrogéologiques variables dans le temps et dans l'espace sur un site donné. Deux années de suivi hydrogéologique et hydrochimique, ainsi qu'une modélisation hydrogéologique du fonctionnement de la zone humide ont permis de montrer que : - Le fonctionnement hydrologique de la tourbière est contrôlé par celui de l'aquifère des sables et l'existence même de la tourbière est directement liée à sa présence ; - Les conditions hydrologiques influencent directement la variabilité spatio-temporelle des conditions redox du milieu et donc les réactions biogéochimiques mises en jeu dans la tourbière ; - La modélisation de la zone humide a mis en évidence la sensibilité et la vulnérabilité de ces écosystèmes à la pression anthropique (pompage) et/ou l'évolution globale du climat.

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Corti, Roland. "Assèchement des cours d'eau : effets sur les communautés d'invertébrés et la dynamique de la matière organique particulaire." Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00828092.

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Abstract:

Les transitions terrestre-aquatique jouent un rôle primordial dans le fonctionnement des écosystèmes. Dans les cours d'eau qui cessent de s'écouler périodiquement, ces transitions se développent latéralement au travers des zones ripariennes mais aussi longitudinalement le long du lit du cours d'eau. L'objectif de ce travail de thèse était de déterminer les effets de ces transitions terrestre-aquatique dans les lits des cours d'eau sur les communautés d'invertébrés terrestres et sur dynamique de la matière organique particulaire, un processus écologique fondamental au fonctionnement des cours d'eau. Les résultats montrent que communautés d'invertébrés ripariens sont peu dépendantes des ressources aquatiques du cours d'eau mais sont essentielles au maintien de la diversité en invertébrés dans les lits asséchés. La matière organique est transportée et se décompose par à coup lors des conditions aquatiques, influençant potentiellement la disponibilité en nutriments dans les réseaux hydrographiques

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Dissertations / Theses on the topic 'Processus biogéochimiques'

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