Evaluation d'un proxy de métaux lourds dans l'environnement marin, basé sur les coefficients de partition des éléments dans la calcite de foraminifère : étude du Cd, Cu et Cr avec l'espèce Ammonia beccarii

par Nicolas Maréchal-Abram

Thèse de doctorat en Sciences de la Terre et de l'atmosphère

Sous la direction de Jean-Pierre Debenay.

Soutenue en 2005

à Angers .


  • Résumé

    Ces recherches sont une contribution au développement d'un indicateur de métaux lourds dans l'environnement marin, basé sur le coefficient de partition DMe d'un élément Me, entre le milieu environnant et la calcite du test de foraminifères. DCd a été mesuré à partir de foraminifères benthiques Ammonia beccarii (Linné), élevés en cultures sans sédiment. Les élevages ont été préparés à des concentrations en cadmium dissous de 2. 3 et 5. 3 nmol l-1 (13°C) et de 4. 3, 6. 4 et 9. 0 nmol l-1 (18°C). DCd était de 2. 80. 6 (n=6), 1. 80. 2 (n=7), 1. 00. 2 (n=10), 1. 00. 1 (n=8) et 1. 20. 2 (n=19), respectivement. Une hypothèse nouvelle, décrivant une absorption du calcium et du carbonate, limitée par un phénomène de diffusion pendant la biominéralisation, peut expliquer DCd=1. Le calcul des temps de diffusion des ions carbonate est cohérent avec la formation d'une nouvelle loge mais il ne nous permet pas de montrer que l'absorption du calcium est également limitée. Ce modèle prévoit également que DCd est dépendant des coefficients de diffusion du cadmium et du calcium. Les valeurs de DCd>1 ne s'accordent pas avec l'hypothèse de l'absorption limitée. Les hypothèses d'une contamination par la nourriture ou d'un mouvement de la masse d'eau pendant l'expérience pourraient expliquer ces valeurs. DCu a été établi pour la première fois à partir de spécimens vivants. DCu a été mesuré principalement entre 0. 06 – 0. 07 et suggère une absorption contrôlée par le modèle de l'ion libre. DCr est inférieur à 0. 003. La comparaison des valeurs avec les spécimens morts a souligné la difficulté d'obtenir un procédé de décontamination parfaitement efficace. Ces résultats ont montré trois schémas de partition différents et ont souligné le rôle essentiel de phénomènes physicochimiques dans des mécanismes biologiques de partition. Ils montrent la nécessité de comprendre le mécanisme de partition pour assurer la robustesse d'un marqueur paléo-écologique.


  • Résumé

    These researches are a contribution to the development of a heavy metal proxy in marine environment based on the element partition coefficient DMe between sea water and foraminiferal calcite. DCd was measured from benthic foraminifera Ammonia beccarii (Linné) grown in sediment free microcosms. Culture experiments were prepared at 2. 3 and 5. 3 nmol l-1 (13°C) and at 4. 3, 6. 4 and 9. 0 nmol l-1 (18°C). DCd values were 2. 80. 6 (n=6), 1. 80. 2 (n=7), 1. 00. 2 (n=10), 1. 00. 1 (n=8) and 1. 20. 2 (n=19), respectively. A new hypothesis of a diffusion limited uptake of ions during the mineralization process could explain DCd =1. The carbonate diffusion time calculations are consistent with the chamber formation time but could not show that calcium uptake is limited. The model oversees that DCd would be also dependent of ion diffusion coefficients. DCd values > 1 are not consistent with the limited uptake hypothesis. The assumption of food contamination or a mixture of sea water during experiment could explain these partitioning values. DCu is measured for the first time from alive specimens. DCd was estimated at 0. 06–0. 07 and suggest a control of the free ion model. DCr is less than 0. 003. Comparison with dead foraminifera revealed the difficulty of the decontamination process. Results showed three different partition mechanisms and showed the vital role of physico-chemical parameters in biological partitioning mechanisms. They underlines the need to understand each element partitioning mechanism, in order to ensure the reliability of a paleo-ecological proxy.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (164 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.154-164

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  • Bibliothèque : Université d'Angers. Service commun de la documentation. Section Lettres - Sciences.
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