Composition, transfert et dynamique de la matière organique dissoute (MOD) dans les eaux fluviales et estuariennes : impact des activités agricoles

Composition, transfer and dynamic of dissolved organic matter (DOM) in river and estuarine waters : impact of agricultural activities

• Auteur / Autrice : Lauriane Marie
• Direction : Ricardo Riso
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie marine
• Date : Soutenance le 08/12/2016
• Etablissement(s) : Brest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la mer (Plouzané, Finistère)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des sciences de l’environnement marin (Plouzané, Finistère)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Giamarchi
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ricardo Riso, Philippe Giamarchi, Gaëtane Lespes, Gabriel Billon
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Gaëtane Lespes, Gabriel Billon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Agriculture -- Aspect environnemental

Eau de mer -- Teneur en composés organiques

Matière organique dissoute

Mots clés libres

Matière organique dissoute

Rivières

Estuaires

Systèmes agricoles

Caractérisation

Électrochimie

Chromatographie

Origine et dynamique

Variations spatiales et saisonnières

Dissolved organic matter

Rivers

Estuaries

Agricultural impacts

Characterization

Electrochemistry

Chromatography

Spatial and seasonal variations

Source and behaviour

Résumé

Dans les systèmes fluviaux-estuariens soumis à de fortes pressions agricoles, la matière organique dissoute (MOD) présente une origine liée essentiellement à l’amendement des sols. Cependant, il existe un manque d’information concernant la composition, le rôle et le devenir de cette MOD. L’objectif de cette thèse est d’apporter des éléments nouveaux sur l’identification des sources et du comportement de la MOD de façon globale et sélective dans des systèmes fluviaux-estuariens soumis à des impacts agricoles. L'analyse de la MOD a été réalisée à l'aide de 2 techniques analytiques récentes et originales: (i) une méthode électrochimique (DP-CSV), pour caractériser simultanément la glutathione (GSH-like), le thioacétamide (TA-like), et les acides fulviques (FA-like), (ii) une chromatographie liquide d’exclusion stérique couplée aux détecteurs de carbone, azote et UV (LC-OCD-OND-UVD), séparant la MOD en 6 fractions de taille et de nature différentes. Par rapport au système de référence, nos résultats ont montré des teneurs en composés organiques 1,5 à 4 fois plus fortes dans les systèmes agricoles. Ces anomalies sont liées à la pression agricole et au type d’élevage. Ces travaux ont aussi montré des variations saisonnières contrôlées par différents processus: un lessivage des sols en période de fortes précipitations pour les FA-like représentant la fraction majoritaire de la MOD, une purge des horizons profonds par la remontée des nappes phréatiques pour les TA-like et un apport à la fois terrestre et aquatique pour les GSH-like. Le long du gradient salé, les GSH-like et FA-like ont un comportement conservatif alors que d’importantes pertes ont été observées pour les TA-like.

In watersheds under strong agricultural pressure, manuring activities, particularly animal farming, are the main source of dissolved organic matter (DOM). However, the composition, the role and the fate of this DOM have been poorly studied. This study focuses on the sources, dynamics and transformation of the DOM and its constituents in riverine and estuarine systems affected by different agricultural practices. The analysis of DOM was performed using two recent and innovative analytical techniques: (i) an electrochemical method (DP-CSV), allowed us to characterize simultaneously three dissolved organic compounds: glutathione (GSH-like), thioacetamide (TA-like), and fulvic acids (FA-like), (ii) a size exclusion liquid chromatography coupled to an carbon, nitrogen and UV detector (LC-OCD-OND-UVD) allowed the DOM pool to be subdivided into 6 major sub-fractions. Relative to the pristine river, concentrations of organic compounds were found to be 1.5 to 4 times higher in impacted systems. These anomalies are related to the agricultural pressure and also to the type of livestock. Our results also showed that the seasonal variations were controlled by different processes: soil washing-out during high precipitation events for FA-like compounds which represent the major part of DOM, formation in deep horizons then rising of groundwater for TA-like compounds and a pedogenic and aquatic origin for GSH-like compounds. Along the salinity gradient, GSH-like and FA-like displayed a conservative behaviour whereas TA-like do not behave conservatively with important removals.