Дисертації з теми "Sédiments marins – Teneur en composés organiques – Guadeloupe"

Ce travail avait pour objectif d’évaluer l’influence des sédiments organiques sur le fonctionnement hydrodynamique du bassin de rétention-infiltration de Cheviré (44). Une 1ère démarche a consisté en une caractérisation physico-chimique des sédiments et du sol sous-jacent du bassin, ainsi que des matières organiques constitutives. Leurs influences sur les propriétés de transfert dans le sol ont ensuite été évaluées par une expérimentation à l’échelle de la colonne de sol et une simulation numérique à l’échelle de l’ouvrage. Les matières organiques du bassin de Cheviré ont une faible capacité de dégradation, d’où leurs fortes teneurs dans les sédiments. Ces fortes teneurs favorisent la capacité de rétention en eau des sédiments mais entraînent une diminution de leur capacité d’infiltration. Cette diminution est liée d’une part à un comportement fortement hydrophobe des sédiments, dont on peut attribuer l’origine aux matières organiques anthropiques, comme les hydrocarbures aromatiques polycliques, et d’autre part, à une fermeture de leur acroporosité. La microporosité des sédiments devient, elle, de plus en plus importante et favorise la rétention en eau. Les résultats des simulations montrent que les effets conjugués de (i) l’accumulation progressive de sédiments à la surface du sol du bassin, (ii) la diminution progressive de leur porosité, et (iii) l’augmentation de leur hydrophobie, expliquent la diminution de la capacité d’infiltration du bassin et l’augmentation de la fréquence des phénomènes de débordements au niveau de la surverse lors du vieillissement du bassin
This study aimed to evaluate the influence of organic sediment deposits on the hydrodynamic functioning of the Cheviré stormwater retention-infiltration basin (44). Physical and chemical characterization of the sediments, underlying soil of the basin, and sediment organic matters were undertaken. Sediments influence on the soil transfer properties were then evaluated by an experiment at the soil column scale and by a numerical simulation at the basin scale. Organic matters of the Cheviré basin had a small degradation capacity, which explained their large concentrations in sediments. These large levels of organic matters favored a large water retention capacity of sediments but led to a decrease of their infiltration capacity. This decrease may be induced on the one hand by a highly hydrophobic behavior of sediments, especially to anthropogenic organic matters such as polycyclic aromatic hydrocarbons, and on the other hand, by a closure of sediment macroporosity. Conversely, sediment microporosity became increasingly important and favored water retention. Simulations showed that combined effects of (i) the sediments accumulation at the basin soil surface, (ii) the gradual decrease of sediment porosity, and (iii) the increase of sediment hydrophobicity, explained the decrease of the basin infiltration capacity and the increase of the frequency of overflows in the basin during aging

Afin de développer une modélisation stratigraphique de la distribution et de la préservation de la matière organique en milieu marin, trois modèles ont été utilisés et adaptés : DIONISOS, modèle stratigraphique, ROMS, modèle physique et NPZD, modèle biogéochimique. L'intérêt de la méthodologie est de prendre en compte l'ensemble des processus contrôlant le cycle de la matière organique depuis sa production à la surface de l'océan jusqu'à son enfouissement dans les sédiments. Après avoir calibré et testé la sensibilité des 3 modèles, des simulations ont été réalisées afin de reproduire la sédimentation biogénique sur la marge Namibienne (Afrique du Sud Ouest). Grâce à la base de données disponible sur ce système d'upwelling, les paramètres ont été déterminés et ont permisd'exprimer les principaux facteurs de contrôle tels que l'intensité de l'upwelling, les conditions trophiques du milieu, la morphologie de la marge, l'eustatisme, etc. De plus, les résultats comparés aux données réelles ont montré que la modélisation reproduisait correctement l'influence de la variabilité climatique de ces facteurs sur l'accumulation de matière organique dans les sédiments d'une marge continentale passive.

L'objectif de cette étude multimarqueurs est de fournir une meilleure compréhension du rôle joué par le système d'upwellings du Benguela vis à vis de la séquestration du carbone au cours des deux derniers cycles climatiques. Les sédiments de la pente continentale namibienne sont riches en matière organique (MO) bien que les processus sédimentaires soient exclusivement hémipélagiques. La première partie de ce travail consiste en la détermination des mécanismes de préservation qui ont participé à la fossilisation de la MO dans la colonne d'eau et le sédiment et leur distribution du haut en bas de pente, au large de Lüderitz (25ʿ6S). Les analyses moléculaires, spectroscopiques, pétrographiques et les pyrolyses révèlent que l'enfouissement de carbone organique était plus efficace pendant les périodes glaciaires du fait de flux de MO accrus vers le sédiment. Ces flux agissent positivement sur l'initiation de mécanismes de fossilisation tels que la sulfuration naturelle. Par ailleurs, des associations organo-minérales dans la colonne d'eau ont probablement été responsables de la protection pendant le transport d'une quantité non négligeable de MO, et assuré son accumulation sur la pente inférieure. Les teneurs en carbone organique varient au rythme des cycles glaciaires-interglaciaires. La deuxième étape de l'étude est donc consacrée à l'estimation des effets des variations climatiques sur la paléoproductivité et les flux exportés. L'étude des signaux d15N, de la taille des particules lithogéniques et des contenus terrigènes et biogènes des sédiments montre que la productivité, soutenue par l'apport de nitrate en surface, n'est que partiellement contrôlée par la force des alizés. Les advections de masses d'eaux Angolaises, Indiennes et l'utilisation des nutriments en Antarctique conditionnent l'alimentation en nitrate et silicium, le rendement et la nature de la production primaire de l'upwelling à l'échelle des cycles climatiques.

Ce travail porte sur l’étude de l’hétérogénéité (variabilité spatiale et temporelle) de l’oxygène dans les sédiments marins, générée par l’activité de bioturbation de la macrofaune benthique. Pour ce faire, des optodes planaires permettant de cartographier en 2 dimensions (2D) et à haute résolution la distribution et la dynamique de l’oxygène ont été utilisées. Dans un premier temps, un indice d’hétérogénéité permettant de quantifier la variabilité spatiale à partir d'images 2D de la distribution de l’oxygène a été mis au point et testé avec succès sur des organismes présentant des modes de remaniement sédimentaire différents. Ayant constaté que les organismes construisant des terriers (diffuseurs à galeries) induisent une forte hétérogénéité de l’oxygène dans les sédiments, nous avons voulu l’explorer plus en détail en réalisant un suivi de la distribution et de la dynamique de l’oxygène au niveau du terrier du polychète Nereis diversicolor. Cette étude met en évidence d’importantes variations de concentration à l’échelle de la minute au sein du terrier ainsi qu’une forte variabilité spatiale multiéchelle (cm, mm). Une troisième étude nous indique que la communauté bactérienne du terrier de N. Diversicolor présente une forte biodiversité par rapport aux sédiments avoisinants. Cette communauté est de plus spécifique de cet environnement qui, de part ses caractéristiques biogéochimiques (e. G. Oscillations redox), est unique. Enfin, lors d’une dernière étude, nous avons cherché à comprendre l’interaction potentielle d’un contaminant inorganique avec l’activité de bioturbation et son incidence sur les flux d’oxygène. Pour cela nous avons testé l’impact d’un métal lourd radioactif, l’uranium (238U), en milieu bioperturbé. En dépit d’une activité de remaniement réduite, les flux diffusifs d’oxygène des sédiments contaminés sont plus élevés (24%) par rapport aux sédiments non contaminés. Cette étude souligne par ailleurs, le degré de complexité engendré par les interactions entre la macrofaune, la microfaune et ce type de contaminants. L’ensemble de ces travaux confirme que l’hétérogénéité de la distribution de l’oxygène dans les sédiments est intimement liée à la bioturbation qui, en agissant sur la structure et l’activité des communautés microbiennes, influence de manière indirecte les processus d’oxydation de la matière organique
This work concerns the study of oxygen heterogeneity (spatial and temporal variability) in marine sediments induced by benthic macrofaunal bioturbation activity. For that, planar optodes that enable the mapping of two-dimensional (2D) oxygen distribution and dynamics at high resolution were used. First, a heterogeneity index that allows quantifying the spatial variability from 2D oxygen distribution images was developed and successfully tested with organisms presenting different reworking modes. Since we noticed that burrow builder organisms (i. E. Gallery-diffusors) induced higher sediment oxygen heterogeneity, we thus explored it in detail by recording oxygen distribution and dynamics within a burrow structure of the polychaete Nereis diversicolor. This study underlined strong variations in oxygen concentration on a short temporal scale (min) within the burrow structure and a strong multiscale spatial variability (cm, mm). A third study showed that the bacterial community of the N. Diversicolor burrow structure exhibited higher biodiversity compared with surrounding sediments. This community was also specific of that environment which is unique, notably in terms of biogeochemical characteristics (e. G. Redox oscillations). Finally, in a last work, we wanted to understand the potential interaction of an inorganic contaminant with bioturbation activity and its influence on oxygen fluxes. For that, we tested the impact of a radioactive heavy metal, the uranium (238U), in a bioturbated environment. Despite reworking activities were reduced, the oxygen diffusive fluxes in contaminated sediments were higher (24%) compared with the non contaminated sediments. This study also reflected the degree of complexity generated by interactions between macrofauna, microfauna and that kind of contaminant. These works corroborated the idea that oxygen distribution heterogeneity is intimately linked to bioturbation which, by acting on the bacterial community structure and activity, indirectly influences organic matter oxidation processes

La distribution des hydrocarbures et des acides gras de l'eau de mer, du sediment et des organismes (posidonies, algues, moules, oursins) a ete etudiee dans deux sites: l'ile de port-cros (mediterranee), les iles saint-paul et amsterdam (subantarctique). Les resultats ont permis: a) d'etablir un bilan de la contamination petroliere, b) de connaitre les relations entre les concentrations en hydrocoarbures et en acides gras de l'eau de mer (sus-jacente aux sediments) et des sediments, c) de suivre l'evolution des hydrocarbures et des acides gras en fonction des variations saisonnieres. La pluralite des sources d'hydrocarbures et des acides gras dans l'environnement aquatique a ete mise en evidence par l'utilisation de biomakers

Ce travail montre le developemment d'une méthodologie analytique basée sur la microextraction en phase solide en mode "espace de tête" (HS-SPME-GC-PFPD) qui s'est avérée efficace, rapide et extrêmement simple pour la détermination simultanée de huit organoétains. Les performances analytiques sont telles que des concentrations inférieures au ng/L peuvent être quantifiés pour la majorité des organoétains. D'autre part, dans la analyse de quelques échantillons de sédiments chiliens nous avons constaté la présence de signaux inconnus sur les chromatogrammes. Lápplication de GC-MS a permis démontrer que ces signaux correspondent à des composés soufrées. Des solutions analytiques ont été proposées pour résoudre ces problèmes. Finalement, lápplication de la HS-SPME sávère être une alternative prometteuse grâce à sa haute sensibilité et sa sélectivité pour la détermination des organoétains par GC-PFPD sur des échantillons complexes. Dans la suite de ce travail nous avons déterminé pour la première fois la spéciation organométallique de lé́tain sur des matrices environnementales provenant des sites côtiers chiliens. Sur tous les échantillons analysés, il a seulement été possible de détecter et de quantifier des composés butylés de l'étain, MBT, DBT et TBT. Leurs concentrations sont variables suivant les sites prélevés et leur proximité avec dé́ventuelles sources de ontamination. La détermination des concentrations totales de métaux et métalloi͏̈des sur les sites les plus touchés en organoétains a permis de classer les échantillons en deux groupes. De plus, lánalyse des facteurs a permis de mettre en évidence dímportantes corrélations entre les concentrations de certains éléments et les composés organostanniques. Ainsi, la même source semble être à l'origine de la présence des butylétains (BTs), de l'étain total, de l'arsenic et du cuivre
In this work the development of an analytic methodology based on "headspace" soild phase microextraction (HS-SPME-GC-PFPD) were carried out. It showed to be efficient, fast and simple for the simultaneous determination of eight organotins. The chemometrical optimisation of extraction allowed to reach instrumental limits of detection more lower than 1 ng (Sn) l-1. During the analysis of some Chilean sediments the unknown signal presence on chromatograms were found. The GC-MS use demonstrated that these signals correspond to sulphur compounds. The application of HS-SPME allowed to solve these problems and it appears as a promising alternative thanks to its high sensitivity and selectivity for the organotin determination by GC-PFPD on the complex samples. For the first time, the tin speciation on environmental samples coming from the Chilean coastal sites was determinated. Only butyltins were determinated (MBT, DBT and TBT). Their concentrations are variable and it depends of sampled sites and their proximity with contamination sources. The determination of the total concentrations of metals and metalloids on more contaminated sites allowed to classify the samples in two groups. Besides, factor analysis evidenced relationships between some elements concentrations and organotin compounds. This result suggests a common anthropogenic source for butyltins, arsenic and copper, chemicals species used in antifouling paints

LE DEVELOPPEMENT DE METHODES ANALYTIQUES POUR LA MESURE DES ELEMENTS DU GROUPE DU PLATINE (PGE) PAR ICP-MS AVEC UN SYSTEME D'INTRODUCTION COUPLE A UNE MATRICE DE SEPARATION OU DE PRE-CONCENTRATION PERMETTANT D'AMELIORER LA SENSIBILITE DE L'INSTRUMENT A ETE M[SEAU POINT. LES METHODES ONT ETE UTILISEES POUR ANAL YSER DES SEDIMENTS PROVENANT DE LA LAGUNE DE VENISE AINS[ QUE SUR DES ECHANTILLONS DE GAZ D'ECHAPPEMENT DE VEHICULES A MOTEUR DIESEL. DE PLUS, DES M[CRO-COLONNES D'ALUMINE ONT ETE UT[LlSEES POUR LA PRECONCENTRATION DES METAUX DU GROUPE DU PLATINE DANS LES NE[GES ET GLACES DES REGIONS POLA[RES. LES RESULTATS OBTENUS SONT PROMETTEURS, IL RESTE CEPENDANT A OPT[M[SER LA METHODE. LES RESULTATS OBTENUS MONTRENT QUE LA LAGUNE DE VEN[SE N'EST PAS CONTAMINEE DE MANIERE [MPORTANTE PAR LES EM[SS[ONS DE METAUX DU GROUPE DU PLATINE LIEES AU TRAFIC ROUTIER; [LS METTENT EN EVIDENCE L'EXISTENCE D'UNE AUTRE SOURCE DE PALLADIUM QUI CONTAMINERA[T LA LAGUNE. L'ANAL YSE DES ECHANTILLONS DE GAZ D'ECHAPPEMENT EMIS PAR DES VEHICULES DIESELS MONTRE QUE LES METAUX DU GROUPE DU PLATINE SONT ESSENTIELLEMENT EMIS SOUS FORME PARTICULA[RE, AVEC DES RAPPORTS D'ABONDANCE SIM[LAIRES A CEUX OBSERVES DANS LES SUBSTRATS DES CATALYSEURS UTILISES DANS LE POT D'ECHAPPEMENT. PAR A[LLEURS, NOUS AVONS MONTRE QUE LES F[LTRES A PART[CULES PLACES APRES LE CATALYSEUR CAPTENT UNE PARTIE [MPORT ANTE DE CES EM[SSIONS
THE DEVELOPMENT OF ANALYT[CAL METHODS FOR THE DETERM[NAT[ON OF THE PLATINUM GROUP ELEMENTS (PGE) BY [CP-MS WITH SENSITIVITY ENHANCING SAMPLE INTRODUCT[ON SYSTEMS COUPLED WITH MATR[X SEPARATION OR PRE¬CONCENTRAT[ON METHODS [S REPORTED. THE METHODS WERE USED TO ANALYSE SEDIMENTS FROM THE VENETIAN LAGOON AND SAMPLES TAKEN FROM THE EXHAUST OF A DIESEL POWERED VEHICLE. MOREOVER, ALUMINA M[CROCOLUMNS HAVE BEEN EMPLOYED FOR THE PRE-CONCENTRAT[ON OF THE PGE IN SNOW FROM GREENLAND; THIS METHOD [S PROMISING, BUT HAS TO BE FURTHER OPTIMISED. THE RESULTS OBTAINED DEMON STRATE THAT THE VENETIAN LAGOON [S NOT HEAV[LY AFFECTED BY PGE FROM ROAD TRAFF[C, BUT THAT A FURTHER SOURCE OF Pd SEEMS TO BE PRESENT THAT HAS CONTAMINATED THE LAGOON. RESULTS FOR DIESEL CAR EXHAUST SAMPLES SHOW THAT MOST OF THE PGE [S [N THE PART[CULATE PHASE AND HAS A COMPOSITION S[M[LAR TO TH AT OF THE CATALYST. MOREOVER, IT WAS FOUND THAT PARTICULATE FlLTERS FlTTED AFTER THE CAT AL YTIC CONVERTER BLOCK A SIGN[FICANT PART OF THESE EMISSIONS

Les variations annuelles de la matiere organique et des sels nutritifs ont ete observees simultanement dans les compartiments pelagique et benthique a trois stations reparties le long de l'estuaire de la riviere penze. Les flux de sels nutritifs et d'acides amines ont ete determines. Dans la partie amont de l'estuaire, les teneurs maximales en matiere organique sedimentaire resultent de la sedimentation de la matiere organique particulaire d'origine terrigene. Dans la partie aval, l'accumulation des macrophytes et la sedimentation du plancton enrichissent le sediment en matiere organique. Les variations des sels nutritifs dans l'eau interstitielle sont determinees par celles de la matiere organique. Les conditions oxydo-reductrices regulent la production de nitrites et de nitrates. Les transferts de sels nutritifs vers la colonne d'eau sont observes principalement au printemps, les flux inverses en hiver. De l'amont vers l'aval, les bilans annuels des flux de sels nutritifs indiquent une predominance des rejets, mais une diminution des intensites. En aval, les apports benthiques d'azote regenere sont negligeables par rapport aux besoins du phytoplancton, tandis que ceux de phosphates atteignent 52% des besoins. Vers l'amont, l'importance de ces apports augmente

En hiver, les eaux dessalées issues de l'estuaire de la Loire, riches en éléments nutritifs, se propagent sous forme de méandres régulées par la marée sur l'ensemble du plateau continental armoricain. La fertilisation concerne la majeure partie de la zone. Au printemps, les éléments nutritifs apportés par le panache ligérien sont consommés au fur et à mesure de la progression des eaux du fleuve sur le plateau. L'incidence des flux de nutriments transportés par la Loire dans le secteur sud-Bretagne sera variable selon l'importance de ces flux et selon la période. Les crues printanières permettent de "ré-alimenter" l'écosystème en nutriments exogènes et de favoriser ainsi le développement du phytoplancton, en levant certaines limitations de la production primaire. Lorsque ces crues sont importantes tant en intensité qu'en durée, les eaux de la Loire sont encore nettement différenciées des eaux marines environnantes en Mer d'Iroise. Ces eaux contournent l'Île d'Ouessant par l'ouest et pénètrent en Manche Occidentale. L'étude de la répartition des éléments nutritifs sur le plateau continental armoricain permet de définir plusieurs secteurs influencés par des apports d'eau douce différents : Loire, Gironde, Vilaine. En utilisant les nutriments comme traceurs de la circulation des eaux de la Loire sur le plateau continental armoricain, la vitesse moyenne de déplacement du panache ligérien depuis son estuaire jusqu'à l'Île d'Ouessant est estimée à 5 cm. S 1. L'assimilation de l'azote et du phosphore par le phytoplancton se fait selon des rapports proches de la valeur théorique de Redfield (N/P=16). Les rapports d'assimilation de l'azote et de la silice diminuent au cours du temps, ce qui suppose la mise en place d'une production régénérée. Dans le bourrelet froid sud-Bretagne, la régénération des nutriments commence dans la partie sud-est. La régénération de la silice débute dès le mois d'avril. Elle est deux fois plus rapide que celle des nitrates
The spreading of low-saline nutrient-rich waters of the Loire estuary as tidally-regulated meanders injects nutrients over a major part of the Armorican continental shelf region in winter. The nutrients thus brought in are consumed in spring as the river plume spreads over the shelf. The magnitude of the flux of nutrients transported by the Loire in the south Brittany sector varies according to the intensity of river discharge and the timing of the peak discharge(s). Addition of nutrients with high flows in spring alleviates nutrient limitation and enhances primary production. When the spring river discharge is strong and occurs over a long period, the Loire waters could be distinctly differentiated from surrounding Iroise Sea waters. The Loire waters circumnavigate the Ouessant Island by the west and penetrate into the western English Channel. A study of the distribution nutrients on the Armorican continental shelf also enables identification of various sectors subjected to nutrient addition with freshwaters: Loire, Gironde, and Vilaine. Using nutrients as tracers of the circulation of the Loire waters on the Armorican continental shelf, the average velocity of displacement of the Loire plume from its estuary to Ouessant island has been estimate at 5 cm. S-1. Assimilation of nitrogen and phosphorus by the phytoplankton occurs in a ratio close to that of the Redfield ratio (N/P=16). Ratios of assimilation of nitrogen and silicon decrease with time indicating the increasing importance of regenerated production. In the cold deep water of the South Brittany, regeneration of nutrients begins in the southeastern part. Regeneration of silicon begfins as early as April and is twice faster than that of nitrate

La Zone Côtière Libanaise (ZCL), s'étend sur plus de 220 km le long de la mer Méditerranée orientale, est un cas typique de la plupart des zones côtières des pays en voie de développement où la combinaison d’un large éventail d'activités humaines contribue à la pollution de l'eau et à la dégradation de l'environnement. Cette pollution est due aux rejets industriels et domestiques, directs et indirects, d’un grand nombre de contaminants dans le milieu marin. En raison de son importance écologique, l'évaluation de la qualité des sédiments côtiers constitue un domaine de recherche important afin de statuer sur le niveau de la contamination des eaux. Dans ce travail, nous avons mis l’accent sur certains contaminants prioritaires tels que les Polluants Organiques Persistants (POP) et les métaux lourds qui sont connus pour leurs toxicités, leurs bioaccumulations et les effets cancérigènes et mutagènes. En raison d’un manque d'informations sur ces polluants dans le bassin méditerranée orientale en général et sur la zone côtière libanaise en particulier, nous avons focalisé l'étude sur les sédiments dans les sites côtiers les plus sensibles comme les bassins semi-fermés tels que les ports et les baies qui sont des écosystèmes très vulnérables où une grande quantité de polluants s’accumulent dans les sédiments où la remise en suspension et l'oxydation des sédiments anoxiques se produisent fréquemment.. L’évaluation de la qualité des sédiments portuaires est indispensable pour connaitre le devenir en cas d’aménagement. Une attention particulière a été portée sur le site du port de Tripoli, qui est considéré comme le deuxième port du Liban et en raison de son emplacement à proximité d’une réserve naturelle classée, les îles palmiers. En général, le niveau de pollution de la ZCL varie entre moyen et élevé selon le site. Pour le port de Tripoli, une proposition de plan d'urgence a été préparée pour l’aide à la décision des autorités du Port pour apporter des réponses aux incidents possibles comme les incendies ou le déversement pétrolier accidentel. Ce plan d’urgence peut être considéré comme une première étape de la gestion des zones côtières afin d’assurer un développement durable
Lebanon coastal zone (LCZ) which extends over 220 km along the Eastern Mediterranean Sea is a typical case of most coastal areas of the developing countries in the Mediterranean region, where the combination of a wide range of anthropogenic activities are contributing to water pollution and environmental degradation, by the direct and indirect release of a large number of pollutants into the sea via atmospheric and river inputs. Amongst the numerous environmental concerns we are facing, the marine environment is one of the top priorities that must be addressed. Due to its ecological importance, the evaluation of coastal sediment quality constitutes an important area of research to give a clear picture of water pollution status. Much attention was paid of some priority pollutants such as persistent organic pollutant (POPs) and heavy metals as known to be toxic, persistent and bio-accumulative, carcinogenic and mutagenic. There is an urgent need to survey the levels of these pollutants in sediments due to the great lack of information in the eastern part of the Mediterranean Sea in general and particularly in Lebanese coastal zone which render our study very important and useful regionally and locally by local authority and policy makers during coastal zone management. The semi-enclosed basins such as ports and bays are very vulnerable ecosystem where build-up greatly amount of these pollutants in sediments. This why we focus on our studies of the assessment of ports sediment quality of some possible hotspots where the re-suspension and oxidation of anoxic sediment occur frequently. A special attention was taken to Tripoli harbour which is the second Port of Lebanon due to its location near some reserved island. The pollution levels of LCZ by these pollutants are assigned as moderate to high. An emergency proposal plan was prepared for Tripoli Harbour, this will assists harbour authority to response for all fire and oil spill accidents as a first step for a durable development inside this promising harbor

Le couplage bentho-pélagique intervient de manière prépondérante dans un système tel que celui de la Manche Orientale, caractérisé par un forçage hydrodynamique important. Le domaine intertidal est soumis à une succession d'évènements de dépôts de matière organique dont le recyclage peut venir soutenir la production primaire pélagique. La quantification des échanges d'oxygène et de sels nutritifs à l'interface eau-sédiment pennet d'estimer la dégradation de cette matière organique. Dans cette perspective, les échanges de composés dissous à l'interface eau-sédiment (O2, NH4+, NO3-, NO2-, PO4 3- et Si(OH)4) ont été mesurés sur quatre sites représentatifs des sédiments meubles intertidaux de la Manche Orientale. L'efflorescence printanière de Phaeocystis sp. Conduit à un apport de matière organique et à une intensification des processus de minéralisation. Les sédiments sableux perméables apparaissent comme des zones de recyclage non négligeables. De plus un suivi à haute fréquence a été initié sur l'estran sableux de Wimereux sur une durée de deux ans. Ce suivi pluriannuel a pennis de confirmer la réactivité de ces types sédimentaires aux apports de matière organique et de quantifier leur importance dans l'écosystème côtier. La variabilité des processus biogéochimiques a également été investiguée à l'échelle du cycle de marée, en se focalisant d'abord sur la dynamique de l'oxygène dissous dans les sédiments superficiels puis en s'intéressant au comportement de stocks sédimentaires de composés dissous (ammonium, phosphates et silicates) lors du cycle de marée. Ces travaux mettent en évidence une forte variabilité des processus biogéochimiques à cette échelle.

Parce qu'il est directement sous influence de la zone de convergence intertropicale, avec alternance de deux saisons très marquées, un upwelling se développe, pendant 1'hiver boréal, dans les eaux de surface du bassin de Cariaco (Venezuela). La stagnation des eaux de fond associée à une forte production primaire, pendant le fonctionnement optimal de l'upwelling, est à l'origine d'un processus d'eutrophisation conduisant à un dégagement d'H2S dans la colonne d'eau, sensible à partir de 300 m de profondeur. Cette dynamique s'est mise en place au moment de la remontée du niveau marin à la fin du Dernier Maximum Glaciaire et s'est aggravée au début du Younger Dryas, il y a 12600 ans cal. BP avec le développement des conditions anoxiques dans la tranche d'eau. Le bassin de Cariaco est donc actuellement caractérisé par une forte accumulation de matière organique dans ses sédiments. L'objectif était de (1) d'analyser les sédiments dans le but de comprendre l'impact des variations climatiques sur les facteurs qui contrôlent le stockage de la matière organique dans le bassin de Cariaco. Et (2) de caractériser les processus de préservation de la matière organique suivant une approche pluridisciplinaire alliant des observations microscopiques à une étude géochimique détaillée (spectroscopique et pyrolytique). Les échantillons étudiés proviennent de la carotte ODP 165 1O02C 1H prélevés au cours du Leg 165. La première partie de cette thèse est consacrée à une analyse géochimique globale des sédiments dans le but de comprendre les facteurs (océanologiques, climatiques et biogéochimiques) qui contrôlent le stockage de la matière organique dans les sédiments du bassin de Cariaco. Les résultats obtenus nous ont permis de faire une reconstitution paléoclimatique à haute résolution des 16 derniers milliers d'années à partir de l'enregistrement de la teneur et du taux d'accumulation du Corg dans le sédiment
Le résultat majeur obtenu est que dans le site exceptionnel du bassin de Cariaco la matière organique se révèle être un marqueur paléoclimatique d'aussi grande qualité que les isotopes stables de l'oxygène. Une étude géochimique détaillée de la matière organique de cinq échantillons révèle l'origine essentiellement phytoplanctonique de la matière organique, ainsi qu'une faible contribution d'origine bactérienne, alors que la matière organique dérivée de végétaux supérieurs est négligeable. Un examen détaillé de la matière organique, par une étude spectroscopique, puis pyrolytique, a permis de montrer que le proto-kérogène, ou matière organique insoluble non hydrolysable, est essentiellement constitué de géomacromolécules, ou mélanoi͏̈dines, formée par une réaction de condensation de matériel dérivé de protéines et de polysaccharides dégradés associées à des lipides fonctionnalisés. Des thermochemolyses TMAH ont également permis de montrer que des protéines avaient été préservées par encapsulation dans la fraction de la matière organique la plus réfractaire. Enfin, le processus de sulfuration naturelle est d'ampleur très modérée, et ce malgré des conditions de sédimentation a priori favorables, i. E. Présence d'une anoxie de la colonne d'eau et intense sulfato-réduction
Cependant, la proportion de composés organo-soufrés tend à augmenter avec le temps. Ainsi, il apparaît que le processus de sulfuration naturelle se produit sur un intervalle de temps long, à l'inverse de la dégradation-recondensation qui paraît finie même pour l'échantillon le plus récent (ca. 800 ans). Une étude détaillée des composés organo-soufrés a permis d'approcher la cinétique de ces processus, et révèle que les polysaccharides incorporent le soufre plus rapidement que les lipides. En effet, la matière organique sulfurée identifiée dans l'échantillon le plus récent est essentiellement dérivée de carbohydrates. En revanche, la proportion de lipides sulfurés dans les proto-kérogènes tend à augmenter dans les échantillons les plus anciens traduisant une meilleure résistance des lipides à la reminéralisation par rapport aux carbohydrates. La combinaison d'une étude géochimique globale des sédiments bruts, couplée à l'étude géochimique moléculaire approfondie de la matière organique permet de proposer un modèle de dépôt de la matière organique dans un cadre climatique parfaitement contraint

De nombreuses familles de polluants organiques en provenance de différentes sources se retrouvent dans les milieux aquatiques continentaux et littoraux. Ces molécules, dont les lipophiles et les persistantes, sont souvent présentes à l'état de trace dans la fraction dissoute. L'utilisation de compartiments concentrateurs comme les sédiments rend alors plus accessible l'évaluation des concentrations ambiantes du milieu. L'objectif de la thèse a été d'évaluer l'exposition en zones côtières aux différentes familles de contaminants organiques « émergents » incluant les filtres UV, les alkylphénols et les alkylphénols polyéthoxylés, ainsi que « persistants-classiques » incluant les hydrocarbures aromatiques polycycliques et les polychlorobiphényles dans les sédiments et, éventuellement, dans les eaux. Un important effort de recherche a été accordé à l'étude des variations spatiales et temporelles des contaminants sélectionnés dans les sédiments, permettant ainsi l'acquisition d'un premier jeu de données nationales (libanais) représentatif pour ces familles de contaminants.Trois rivières en Méditerranée orientale et leur environnement côtier ont été pris comme cas d'étude en plus de la côte d'une petite ville et ses sites portuaires qui ont été sélectionnés afin de compléter l'étude en milieu côtier. Un premier aperçu des niveaux de ces contaminants hydrophobes dans les zones côtières recevant des apports typiques de la Méditerranée orientale est ainsi fourni. Les résultats des analyses chimiques ont clairement montré l'impact des rejets des effluents non traités dans les zones côtières via les entrées des rivières et les déversements directs le long de la côte, en absence des activités récréatives (pour les filtres UV) et de rejets industriels (pour les alkylphénols et les alkylphénols polyéthoxylés). Les zones de transition peuvent être à l'origine de la contamination de l'environnement côtier des trois rivières par ces polluants émergents en absence des apports marins. Des concentrations élevées en hydrocarbures aromatiques polycycliques et en polychlorobiphényles ont été mesurées dans les sédiments prélevés en milieu côtier. Cette contamination a persisté des années après la marée noire qui a envahi la côte Est-Méditerranéenne en 2006. Nos résultats globaux indiquent que les concentrations mesurées dans les sédiments des trois rivières étudiées et du littoral peuvent être classées parmi les niveaux les plus élevés détectés dans le pourtour du bassin méditerranéen et pouvant induire des effets toxiques chez le biota aquatique.Ce travail peut être d'une importance primordiale pour la région Est-Méditerranéenne, et plus particulièrement pour le Liban, un pays qui, malgré d'être parmi les signataires de la convention de Barcelone pour la protection de la mer Méditerranée et qui est, par la suite, impliqué dans la surveillance de la qualité de son milieu marin, souffre jusqu'à présent des rejets de différents types d'effluents non traités le long de ces côtes en absence des stations d'épuration
Many organic pollutants issued from different sources are present into freshwater and coastal waters. Since these lipophilic contaminants are present at trace levels in water, accumulator compartments such as sediments can be used to assess their concentration in aquatic systems. The objective of the thesis was to assess the exposure in coastal areas to the various families of organic contaminants namely "emerging pollutants" including UV filters, alkylphenols, alkylphenol polyethoxylates, and "persistent pollutants" including polycyclic aromatic hydrocarbons and polychlorinated biphenyls in sediments and water. A major research effort has been given to the investigation spatial and temporal dynamics of the selected pollutants in sediment, allowing the acquisition of a first set of national data (Lebanese).Three rivers and their coastal environment in the eastern Mediterranean have been taken as a case study in addition to the small coastal city that was selected to complete the study in the coastal environment. A first overview of the levels of these hydrophobic contaminants in coastal areas receiving typical eastern Mediterranean inputs is thus provided. The results of chemical analyzes have clearly shown the impact of discharges of untreated effluents into coastal areas via inputs from rivers and direct discharges along the coast, without recreational activities (for UV filters) and industrial effluents discharges (for alkylphenols and alkylphenol polyethoxylates). Transition zones may act like a source of contamination of the three rivers coastal environment in the absence of marine inputs. Elevated concentrations of polycyclic aromatic hydrocarbons and polychlorinated biphenyls were measured in sediments in coastal environments. This contamination has persisted for years after the oil spill that has invaded the Mediterranean coast in 2006. Our overall results indicate that concentrations in sediments of the three studied rivers and the coastline can be classified among the highest levels detected in the Mediterranean basin and may induce toxic effects in aquatic biota.This work may be of paramount importance for the East-Mediterranean region, and particularly for Lebanon, a country which, despite being a signatory to the Barcelona Convention for the Protection of the Mediterranean Sea and is, subsequently involved in monitoring the quality of its marine environment, suffers far different types of discharges of untreated effluent along its coast in the absence of wastewater treatment plants

La gestion au long terme des sédiments de dragage contaminés soulève le problème du devenir des éléments potentiellement toxiques contenus dans ces matrices. Les paramètres physicochimiques influencent la spéciation et la distribution des contaminants sur les différentes phases porteuses organiques ou minérales, ainsi lors de la gestion à terre des sédiments la modification de facteurs tels que l'aération, les cycles d'humectation/séchage et l'activité bactérienne va influencer les paramètres physico-chimiques et donc la spéciation des contaminants. Afin de préciser les mécanismes responsables de la mobilité des éléments potentiellement toxiques et d'estimer l'acceptabilité environnementale des sédiments de dragage en scénario de valorisation (p. ex. butte paysagère, remblai ou sous couche routière), l'étude a été axée sur trois principales étapes :I établir la caractérisation totale des sédiments (granulométrie, minéralogie, teneur en eau, composition de la phase solide, composition de l'eau interstitielle) et évaluer selon des procédures normaliséesl'influence de facteurs (pH, L/S, température...) sur la lixiviation des éléments et sur les mécanismes géochimiques mpliqués ; II développer un jeu de paramètres d'entrée pour le code géochimique ORCHESTRA selon des procédures normalisées (quantification des phases porteuses les plus réactives : argiles, carbonates, oxy-hydroxydes de fer ou d'aluminium et matière organique - acide fulviques et humiques) ; III modéliser et prédire les courbes de solubilité des éléments décrites lors des tests normalisés issus de l'étape (i) par l'intermédiaire du jeu de paramètres d'entrée défini dans l'étape II. Les tests de lixiviation et la réalisation de modèles sont des approches complémentaires, indispensables pour appréhender et préciser les mécanismes contrôlant la mobilité et la rétention des éléments. Les modélisations des tests de lixiviation dynamique en colonne sont très sensibles aux variations des paramètres d'entrée, c'est pourquoi les modèles pour les éléments majeurs doivent être le plus adéquats possible. En général, les prédictions pour Al, Ca, Cl, Fe, H2CO3, Mg, Si, SO4, Cu, Cr, MoO4 2- , Pb et Zn ont été proches des données expérimentales, ce qui a indiqué que les processus majoritaires contrôlant la solubilité des éléments ont été pris en compte. Par contre, les prédictions pour Ni et As n'ont pas été satisfaisantes, montrant que certains processus de rétention restent encore inconnus et qu'ils ne sont pas pris en compte par la base de données MINETEQ2A. Pour mieux décrire le comportement d'As, il semblerait intéressant d'intégrer, dans le module NiCA-Donan, la complexation potentielle d'As par la MON.

Ce projet de recherche porte sur l’étude de la contamination de la côte libanaise par les composés organiques (HAP, DDE) et par les éléments-trace métalliques (Hg, Pb principalement). Les travaux sur les compartiments sédimentaires et biologiques de la côte libanaise constituent deux parties aux problématiques et aux approches distinctes autour desquelles s’articule cette thèse. Dans la première partie, l’analyse d’une carotte sédimentaire datée prélevée sur le plateau continental du Sud du Liban a permis de reconstituer l’historique de contamination dans le bassin Levantin. Les analyses de contaminants dans les sédiments de la carotte C1 combinés à la datation aux 210Pb et 137Cs ont permis d’obtenir un enregistrement fiable des variations du dépôt de mercure, de plomb et de HAP sur le plateau continental libanais, dans le bassin Levantin. Bien que les concentrations et les flux soient relativement faibles, une augmentation en deux phases des concentrations est bien mise en évidence par le profil sédimentaire de C1. Le charbon est identifié comme source principale de Pb, de Hg et de HAP dans le bassin Levantin entre la moitié du 19ème siècle et la moitié du 20ème siècle. Les résultats des ratios isotopiques du Pb et des ratios diagnostiques de HAP appuient ce constat. Les archives sédimentaires dans la carotte C1 fournissent un signal du dépôt de contaminants à l’échelle globale probablement lié aux sources d’émissions atmosphériques en provenance d’Europe Centrale et de l’Est. Dans la seconde partie, une étude de la contamination par les HAP du littoral libanais est menée suite à la marée noire résultant du conflit armé israélo-libanais en 2006. Une approche de biomonitoring sur trois ans utilisant l’espèce de moules invasives Brachidontes variabilis a été développée. Les résultats indiquent une décroissance progressive des concentrations de HAP dans l’écosystème intertidal du littoral libanais. La contamination par les HAP du fioul en zone subtidale en 2007 est nettement plus faible. Cependant la signature des HAP dans les tissus de moules prélevées trois ans après la marée noire indique toujours la présence des composés du fioul de Jiyeh. La contamination est particulièrement persistante dans certaines zones fortement touchées par la nappe de fioul en 2006. Il apparaît que l’état initial pré-marée noire n’a pas été atteint, même trois ans après la marée noire de Jiyeh. L’examen détaillé de l’évolution spatiale et temporelle de la contamination par les HAP de l’environnement intertidal est présenté dans ce volet de notre étude
This research project aims at the study of the contamination of the Lebanese coast by PAHs, DDE, Hg and Pb. The research work is divided into two distinct parts concerning two environmental compartments (sedimentary and biological) and it addresses different questions and approaches. In the first part, the study of a dated sediment core raised from the continental shelf in southern Lebanese coast allowed reconstructing the contamination history in the Levantine basin. The contaminants’ analysis as well as 210Pb and 137Cs datation allowed obtaining a reliable record of mercury, lead and PAHs sedimentary deposition in the Lebanese continental margin in the Levantine basin. Although concentrations and fluxes are relatively low, a two-phase increase of concentration is found using C1 core sedimentary profiles. Coal was identified as the main source of Pb, Hg and PAHs in the Levantine basin between the mid 19th and the mid 20th century. Ratios of Pb stable isotopes and PAH diagnostic ratios support this assumption. The studied sedimentary archives provide also information on the deposition of contaminants on a global scale possibly related to atmospheric emissions mainly from Central and Eastern Europe. In the second part of the thesis, the study of contamination by PAHs of the Lebanese coast was undertaken following an oil spill in the south of Lebanon, which occurred after the bombardment by the Israeli military of the electric power plant in Jiyeh in 2006. We have set-up a biomonitoring program with an invasive mussel specie Brachidontes variabilis over a three-year study. Results indicate a progressive decrease of PAH concentrations in the intertidal ecosystem of the Lebanese coast. Contamination of the subtidal zone in 2007 by Jiyeh fuel oil was significantly lower. However, Jiyeh fuel oil signature was still detectable in mussel tissues even three years after the oil spill. Contamination was found to be particularly persistent in some of the highly oiled sites. It appears that pre-spill state was still not reached even three years following the oil spill. Detailed investigation of spatio-temporal changes of intertidal mussels contamination by PAH is also presented in this part of the thesis