Dynamique du carbone dans les estuaires européens : processus de minéralisation et transfert continent-ocean-atmosphère

Carbon dynamics in European estuaries : mineralisation processes and transfer between the continent, the ocean and the atmosphere

• Auteur / Autrice : Gwenaël Abril
• Direction : Henri Etcheber
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biogéochimie de l'environnement
• Date : Soutenance en 1999
• Etablissement(s) : Bordeaux 1

Résumé

Les transferts de carbone entre le continent, l'océan et l'atmosphère sont étudiés dans dix estuaires européens. Une grande partie du carbone organique (COrga) transporté par les fleuves est minéralisée dans les estuaires. Cette minéralisation qui affecte principalement la fraction particulaire est conditionnée par l'origine (phytoplancton fluviatile, rejets anthropiques, sols) et la labilité de ce COrga et le temps de résidence des particules. Les processus de minéralisation sont étudiés en détail dans deux estuaires macrotidaux. Dans la Gironde (France), les cycles de dépôt et de remise en suspension de crème de vase, aux échelles de temps tidale et lunaire, soumettent les matières en suspension à des oscillations oxique/anoxique. La matière organique particulaire est alors minéralisée alternativement par la respiration aérobie, la dénitrification et la réduction des oxydes métalliques. Dans la crème de vase, une dissolution de carbonate de calcium réduit significativement la quantité de CO₂ produite par la respiration, et la dénitrification produit de l'oxyde nitreux. Dans la zone hypoxique et très polluée de l’Escaut (Belgique, Pays-Bas), les processus d'ammonification, de nitrification et de dénitrification modifient les équilibres du système du carbone inorganique dissous par les échanges de protons qu'ils induisent. Les flux de CO₂ vers l'atmosphère mesurés sur les dix sites permettent d'estimer l'émission estuarienne européenne totale à 30-60. 10⁶ tC. An⁻¹, soit entre 5 et 10% des émissions industrielles du continent. Du fait d'une ventilation physique de CO₂ apporté par les fleuves, l'émission estuarienne de CO₂ excède la minéralisation de COrga. D'un estuaire à l'autre, les composantes du flux de CO₂ atmosphérique (activité hétérotrophe, nitrification, dissolution des carbonates et ventilation physique), varient fortement en fonction des caractéristiques des bassins versants et du temps de résidence.

The transfer of carbon between the continent, the ocean and the atmosphere is investigated in ten European estuaries. A major fraction of the organic carbon (COrga) transported by rivers is mineralised in estuaries. This mineralisation affects in majority the particulate fraction and depends on the origin (fresh water phytoplankton, anthropogenic loads and soils) and the lability of this COrga and the residence time of particles. Mineralisation processes are investigated in two macrotidal estuaries. Ln the Gironde (France) because of fluid mud settling and resuspension cycles at tidal and neap-spring time scales, particulate material experiences oxic/anoxic oscillations. Particulate organic matter is mineralised alternatively by aerobic respiration, denitrification and metal-oxides reduction. Ln the fluid mud, a carbonate dissolution significantly reduces the quantity of CO₂ produced by the respiration and denitrification produces nitrous oxide. Ln the hypoxic and highly polluted area of the Scheldt (Belgium, the Netherlands), ammonification, nitrification and denitrification processes modify the equilibrium between the chemical species of dissolved inorganic carbon by producing and consuming protons. The CO₂ fluxes from the water to the atmosphere measured in the ten studied sites allow an estimation of the total European estuarine emission of 30-60. 10⁶ tC. Year⁻¹, corresponding to 5-10% of the anthropogenic emissions from the continent. Because of a physical ventilation of CO₂ carried by rivers, the estuarine·emission exceeds the mineralisation of COrga. From one estuary to the other, the origin of the total CO₂ atmospheric flux (heterotrophic activity, nitrification, carbonate dissolution and physical ventilation) appear to be very different, according to the characteristics of the hydrological basin and the residence time.