Alexandre Thibault

Caractérisation de la matière organique en milieu estuarien, cas de la Seine

Alexandre Thibault1, Arnaud Huguet1, Clara Micheau1,2, Christelle Anquetil1, Edith Parlanti2, Sylvie Derenne1

1 METIS – UMR 7619 UPMC-CNRS-EPHE – 75252 Paris

2 EPOC-LPTC – UMR 5805 – 33000 Bordeaux

La matière organique (MO) joue un rôle clef sur la qualité de l’eau et les processus biogéochimiques qui ont lieu en milieu aquatique. Il est essentiel d’arriver à la caractériser, particulièrement dans les estuaires, qui conditionnent le transfert des composés d’origine naturelle et anthropique du milieu continental au milieu océanique. L’étude de la MO estuarienne est cependant rendue complexe par la grande diversité des composés qui la constituent, son hétérogénéité et la forte variabilité de ses caractéristiques liées à celle des paramètres environnementaux (salinité, turbidité…). La MO estuarienne n’a pour cette raison été que rarement étudiée à l’échelle moléculaire.

L’objectif de ce travail est de caractériser la MO dans l’estuaire de Seine au niveau global et moléculaire et d’étudier les variations spatio-temporelles de cette dernière dans l’eau et le sédiment.

Pour répondre à ces objectifs, des échantillons d’eau et de sédiment ont été prélevés tout au long de l’estuaire de Seine – dans le bouchon vaseux (zone la plus turbide), en amont et en aval de ce dernier – au cours de différentes périodes hydrologiques. Les échantillons d’eau ont été filtrés à 0,7 µm pour séparer la matière organique dissoute (MOD) et particulaire (MOP). La caractérisation de la matière organique dissoute (MOD) représente à elle seule un véritable défi, puisque cette dernière est faiblement concentrée (quelques mg/L) en milieu estuarien et associée à des concentrations élevées en sels (plusieurs g/L). Une nouvelle méthode, combinant osmose inverse et électrodialyse, a récemment été mise au point afin de concentrer la MOD tout en dessalant l’eau. Nous avons montré que cette approche permettait de récupérer environ 70% de la MOD sans modifier la qualité de cette dernière, ce qui n’était pas le cas des techniques qui existaient jusqu’alors pour étudier la MOD (extraction sur phase solide, ultrafiltration).

Les échantillons d’eau (phase dissoute et particulaire) et de sédiment ont été caractérisés (1) à l’échelle globale (composition élémentaire et isotopique (%C, %N, δ13C et δ15N), temps de résidence de la MO (âge 14C), analyse de la MOD fluorescente (spectroscopie fluorescence 3D)) et (2) à l’échelle moléculaire (détermination des principaux groupements fonctionnels liés aux atomes de C par résonance magnétique nucléaire du carbone 13 à l’état solide (RMN), et étude de la structure moléculaire de la MO par pyrolyse couplée à la chromatographie gazeuse et à la spectroscopie de masse (Py-GC-MS)).

Les premiers résultats ont montré un temps de résidence plus faible pour la MOD de l’estuaire de Seine que pour la MOP et le sédiment (17±9 ans, 38±8 ans et 486±317 ans respectivement). Les analyses élémentaires et isotopiques ont montré une origine principalement autochtone de la MO, avec des valeurs de C/N entre 5,5 et 13,5 et de δ13C entre -22‰ et -30‰ pour la MOD, la MOP et le sédiment. Les analyses RMN ont révélé que la MO particulaire et sédimentaire était plus riche en composés aromatiques et moins riches en carbohydrates que la MOD. Par ailleurs, il a été observé que la MOD s’appauvrissait en composés aliphatiques et s’enrichissait en carbohydrates, groupements aromatiques et carboxyliques en allant de l’amont vers l’aval de l’estuaire. Enfin, les pyrolysats comprennent surtout des acides gras, des constituants de la lignine (acides vanillique et syringique), des alkylbenzènes, des stérols et des n-alcanes tandis que les carbohydrates et composés azotés sont peu détectés. L’analyse de l’ensemble des échantillons ainsi que l’utilisation de nouvelles techniques (dosage des sucres et des protéines, spectroscopie de masse haute résolution) permettra de confirmer ces résultats et de pouvoir étudier la variabilité spatio-temporelle de la MO dans l’estuaire de la Seine.

Laisser un commentaire

Votre adresse de messagerie ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *