Diagenèse du mercure dans les sédiments de lacs du sud du Québec.

Feyte, Stéphane (2010). Diagenèse du mercure dans les sédiments de lacs du sud du Québec. Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 188 p.

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Résumé

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Cette thèse visait à faire avancer les connaissances sur la biogéochimie du mercure en milieu lacustre, en particulier sur sa diagenèse précoce au voisinage de l'interface eau-sédiment, zone ayant une importance clé au niveau écotoxicologique. Ses objectifs spécifiques étaient i) de déterminer le rôle des oxyhydroxydes de Fe dans la séquestration du Hg dans les sédiments, ii) d'identifier les réactions qui contrôlent la mobilité du Hg dans la colonne sédimentaire, iii) de reconstituer à partir des enregistrements sédimentaires les variations temporelles du dépôt du Hg d'origine anthropique, et iv) de mieux comprendre le cycle du méthylmercure (MeHg) dans les sédiments, étant donné que ce composé est un contaminant neurotoxique pouvant s'accumuler dans les tissus biologiques et que les sédiments en sont un site potentiel de formation. Pour atteindre ces objectifs, des carottes de sédiment et des échantillons d'eau interstitielle du sédiment et de matériel authigène riche en Fe ont été prélevés dans un lac du Bouclier canadien (lac Tantaré) ainsi que des carottes de sédiments dans deux autres lacs, dont un du Bouclier canadien (lac Bédard) et un des Appalaches (lac Holland). Les distributions verticales des teneurs en Hg total, MeHg, Al, Fe, Mn, C organique, S total et S inorganique réduit (AVS) ont été déterminées dans les sédiments; de même, les profils du pH et des concentrations en Hg total, MeHg, Fe, Mn, cations et anions majeurs, sulfure, S zérovalent, C organique et C inorganique ont été déterminés dans les eaux interstitielles des sédiments. Les teneurs en Hg total, MeHg, Fe, Mn, C organique ainsi que celles d'autres éléments (Ag, As, Ca, Cd, Cu, In, Mg, Mo, Pb, Sb et Zn) ont en outre été mesurées dans le matériel authigène riche en Fe. Les taux d'accumulation des sédiments aux sites d'étude et l'âge des sédiments avaient par ailleurs été déterminés précédemment par la méthode géochronologique du 210Pb (Couture et al., 2010). Les résultats révèlent que le Hg et le MeHg contenus dans le matériel authigène riche en Fe sont principalement liés à la matière organique associée à ce matériel et non pas aux fonctions hydroxyles des oxyhydroxydes de Fe et que moins de 6% des teneurs totales en Hg et en MeHg dans les sédiments de surface (0-0,5 cm) sont liés à ce matériel. De ces résultats, il a pu être conclu que le recyclage diagénétique des oxyhydroxydes de Fe dans les sédiments contribue très peu à la redistribution post-dépôt du Hg dans la colonne sédimentaire. La modélisation des profils du Hg total et du MeHg dans les eaux interstitielles selon une approche où sont pris en considération les processus de transport et les réactions, a par ailleurs permis de déterminer des zones de production et de consommation de Hg total et de MeHg dissous dans la colonne de sédiment et les taux nets des réactions impliquant le Hg et le MeHg dans ces zones. Ce traitement des résultats a conduit à proposer que des interactions entre le Hg (non méthylé et méthylé) et des sulfures de Fe et/ou entre le Hg et le S organique contrôleraient les concentrations en Hg dans les eaux interstitielles. Des processus microbiens de méthylation/déméthylation pourraient aussi produire ou consommer du MeHg dissous. Toutefois, la majeure partie du MeHg retrouvé dans les sédiments du lac Tantaré proviendrait de la colonne d'eau sus-jacente et ces sédiments seraient principalement un site de déméthylation du MeHg. Des constantes de taux de déméthylation ont pu être estimées à partir des taux nets de consommation en MeHg dissous dans les premiers cm sous l'interface eau-sédiment. Celles-ci sont supérieures de deux ou trois ordres de grandeur à celles estimées à partir de la décroissance des teneurs en MeHg selon la profondeur dans les sédiments, ce qui donne à penser que le MeHg dissous et le MeHg en phase solide ne sont pas à l'équilibre. Les résultats de cette thèse confirment enfin que les sédiments lacustres peuvent servir à reconstituer les tendances temporelles de l'évolution de la contamination par le Hg dans l'atmosphère. Us font toutefois ressortir la difficulté de distinguer, à partir des seuls enregistrements sédimentaires, le Hg provenant du bassin versant de celui déposé directement à la surface du lac et l'importance de tenir compte des processus spécifiques de chaque bassin lacustre, comme le transport latéral de sédiments à l'intérieur des lacs (ou « focusing »). Par contre, dans les sédiments étudiés, une correction pour la redistribution post-dépôt du Hg dans la colonne de sédiment ne semble pas nécessaire car cette redistribution ne perturbe que très peu le profil de Hg sédimentaire.

Type de document:	Thèse Thèse
Directeur de mémoire/thèse:	Gobeil, Charles
Co-directeurs de mémoire/thèse:	Tessier, Andréet Cossa, Daniel
Informations complémentaires:	Résumé avec symboles
Mots-clés libres:	mercure; sédiment; lacs; géochimie; biogéochimie; milieu lacustre ; Québec
Centre:	Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt:	03 oct. 2013 15:37
Dernière modification:	23 juill. 2024 14:02
URI:	https://espace.inrs.ca/id/eprint/1519

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