Les contaminants organiques et métalliques rejetés par les activités humaines actuelles et passées sont omniprésents dans l’environnement et notamment dans les sédiments de cours d’eau, où ces composés ont tendance à s’accumuler. Les sédiments contaminés, qui représentent une menace potentielle pour les organismes aquatiques, peuvent également contrarier les efforts menés avec la mise en place de la Directive Cadre sur l’Eau de l’Union Européenne en vue de la préservation de la qualité des eaux. Ce travail de recherche s’est principalement déroulé dans le cadre du programme européen INTERREG III - STARDUST et s’est focalisé sur la zone du District Hydrographique International de l’Escaut, qui couvre une partie de la Belgique, des Pays-Bas et du nord de la France. Les niveaux et les sources de la contamination par les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) et les n-alcanes ont été déterminés dans les sédiments de l’Espierre, de l’Escaut, de la Lys, de la Canche et de l’Yser. L’origine pyrolytique de la contamination par les HAP semble prédominer tandis que les n-alcanes proviennent de sources biogéniques et pétrogéniques diverses. L’application de certaines valeurs guides sédimentaires a montré que les sédiments de l’Espierre sont associés à un risque accru pour les organismes aquatiques. La spéciation de certains éléments traces métalliques, qui a une influence majeure sur leur biodisponibilité, a été évaluée dans les eaux interstitielles par modélisation des équilibres thermodynamiques. Les résultats indiquent notamment une association importante du cuivre et du plomb avec la matière organique. / Organic and metallic contaminants released by past and present human activities are widespread in the environment and in particular in river sediments, where these compounds tend to accumulate. Contaminated sediments, that represent a potential threat toward aquatic organisms, can also go against the efforts made with the implementation of the water framework directive of the European Union in order to preserve water quality. This research has been mainly carried out in the framework of the INTERREG III - STARDUST research program and focused on the area of the International Hydrographic District of the Scheldt, that encloses parts of Belgium, Netherlands and north of France. Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) and n-alkanes contamination levels and sources have been determined in sediments from the following rivers and canals: Espierre, Scheldt, Lys, Canche and Yser. The pyrolytic origin of the PAH contamination is predominant while n-alkanes originate from various biogenic and petrogenic sources. Sediment quality guidelines have demonstrated that sediments from the Espierre canal are associated to a higher threat for aquatic organisms. Trace metal speciation, that greatly influences the biodisponibility of these contaminants, has been estimated using thermodynamic equilibrium calculations. Results notably indicate a strong association of copper and zinc with organic matter

L’acquisition de connaissances sur le devenir des éléments traces sensibles aux variations redox dans les sols et les sédiments est une composante clé pour améliorer la gestion du stockage des déchets radioactifs par l’Andra (Agence nationale pour la gestion des déchets radioactifs), ainsi que celle des sédiments pollués dans la région Nord-Pas de Calais (NPdC). Pour contribuer à répondre à cette problématique, des sédiments fluviaux ont été choisis comme proxy, notamment en raison de l’existence de gradients redox importants. Des méthodes de spéciation ont été développées : (i) techniques chromatographiques couplées à un ICP-MS (Inductively Coupled Plasma – Mass Spectrometry) pour séparer et quantifier les espèces arséniées [As(III), As(V), DMMAV and MMAAV] et chromées [Cr(III) and Cr(VI)] ; et (ii) déploiement combiné de sondes DGT (Diffusive Gradient in Thin film) contenant des gels chélatants spécifiques à certaines espèces arséniées [As(III) et As total]. Ces méthodes ont ensuite été appliquées au cours d’un suivi saisonnier sur la Marque, rivière péri-urbanisée, où les sédiments sont faiblement contaminés en As et en Cr. Les résultats obtenus montrent que le chrome est uniquement présent sous forme réduite Cr(III), rendant difficile l’évaluation des paramètres forçant les inter-conversions redox entre Cr(III) et Cr(VI). L’arsenic est présent uniquement sous formes inorganiques dans les eaux interstitielles : As(III), As(V) et espèces thioarséniées (non caractérisées). L’évolution saisonnière de la spéciation en phase dissoute de l’arsenic dépend essentiellement de la production en S(-II) dissous par les bactéries sulfato-réductrices. Ces avancées montrent l’attention particulière à porter sur le niveau de production en S(-II) dissous dans les environnements de sub-surface puisque la réduction de d’As(V) en As(III) accroit la mobilité et la toxicité de l’arsenic. / The French national radioactive waste management agency (Andra) and the Nord-Pas de Calais (NPDC) Region aim to better understand the fate of the redox sensitive trace elements in soils and river sediments to ameliorate the management of polluted sediments and of the storage of radioactive wastes. To address this problematic, some river sediments were selected as proxies, as strong redox gradients can be observed. Two methods have been developed to study the speciation of As and Cr: (i) HPIC-ICP-MS (High Performance Ionic Performance – Inductively Coupled Plasma – Mass Spectrometry) coupling in order to separate and quantify As [As(III), As(V), DMMAV and MMAAV] and Cr species [Cr(III) and Cr(VI)], and (ii) DGT probes (Diffusive Gradient in Thin Film) containing specific chelating binding gels to quantify As species [As(III) and total As]. These methods have been implemented to monitor the low contaminated porewaters of the Marque river during 9months. The results demonstrated that chromium is present only under its reduced form Cr(III), which makes difficult to assess the parameters that force redox inter-conversions between Cr(III) and Cr(VI). Arsenic is present only under its inorganic forms: As(III), As(V), and thio-arsenical species. Seasonal changes of As speciation in the dissolved phase depends mainly of S(-II) production by sulfate-reducing bacteria, which makes the amount of dissolved S(-II) an important parameter to follow through time since the As reduction increases its mobility and toxicity.

Les écosystèmes côtiers méditerranéens sont soumis à de multiples sources de contamination (activités agricoles, industrielles et touristiques) impactant à des degrés divers les compartiments environnementaux (colonne d'eau, sédiments, biota, ...). En particulier, des études précédentes ont démontré que les sédiments de la Rade de Toulon présentent un niveau de multi-contamination très important, qui pourrait avoir des conséquences non-négligeables sur l'écosystème côtier, ce qui nécessite la réalisation de différentes études complémentaires visant à mieux comprendre les processus régissant le transfert potentiel des polluants vers le milieu environnant. Dans ce contexte, les objectifs de cette thèse consistent à étudier les processus contrôlant la dynamique des polluants inorganiques dans la colonne sédimentaire et à l'interface eau/sédiment et à évaluer leur remobilisation potentielle vers la colonne d'eau. Trois modes principaux de dispersion peuvent conduire à une remobilisation des contaminants: (1) la diagénèse précoce mobilisant des éléments nutritifs et des éléments traces métalliques et métalloïdes, (2) la remobilisation des contaminants lors de remises en suspension sédimentaire, et (3) le flux diffusif à l'interface eau/sédiment en lien avec la mobilité des contaminants dans la colonne sédimentaire. Pour atteindre ses objectifs, ce projet de thèse combine des approches in-situ (carottage d'interface, extraction de l'eau interstitielle, traitement/analyse des eaux interstitielles et des fractions solides, …), des expériences en laboratoire (suivi cinétique de la remobilisation des contaminants lors des mélanges eau/sédiment, extractions séquentielles…), des outils de modélisation (calcul de la spéciation chimique, simulation de la partition dissous/particulaire, simulation des profils sédimentaires, réactivité de la matière organique, …) ainsi que le traçage des sources de contamination et de leur transfert entre différents compartiments environnements à l'aide des isotopes stables du Pb. Ces travaux ont été réalisés en étroite collaboration avec le LASEM et avec la contribution de différents partenaires (EPOC/Université de Bordeaux, Ruđer Bošković Institut/Croatie, CAM/Université de Lausanne/Suisse, IFREMER, IRSN, …). / Mediterranean coastal ecosystems are exposed to several contamination sources (agricultural, industrial and touristic activities) impacting the environmental compartments (water column, sediment, biota ...) at various scales. Some previous studies showed, in particular, that the sediments of Toulon Bay present important contents of several contaminants, which may have non-negligible impacts on the coastal ecosystem, and which require further studies to better understand the processes governing the potential pollutants transfer to the surrounding environment. In this context, the objectives of this PhD are to study the processes controlling the inorganic pollutants dynamic in the sediment column and at the sediment/water interface and to assess their potential remobilization to the water column. Three main modes of dispersion can lead to contaminants remobilization : (1) the early diagenesis mobilizing nutrients, trace metals and metalloids, (2) the contaminants remobilization during sediment resuspension events, and (3) the diffusive flux from the sediment/water interface due to the sedimentary mobility of contaminants. To achieve its goals, this PhD project combines in-situ approaches (interface coring, extraction, treatment and analysis of porewater and solid fractions, ...), laboratory experiments (kinetic monitoring of contaminants remobilization during sediment resuspension, sequential extractions, ...), modeling tools (chemical speciation calculation, dissolved/particulate partition simulation, depth profiles simulation, organic matter reactivity, …) and contamination sources tracking and transfer between various environmental compartments using Pb stable isotopes. These studies were performed in close cooperation with the LASEM and with the contribution of different partners (EPOC/University of Bordeaux, Ruđer Bošković Institute/Croatia, CAM/University of Lausanne/Suisse, IFREMER, IRSN, …).

L'originalité des mangroves de Guyane résulte de leur association avec la ceinture sédimentaire mobile se développant de l'Amazone à l'Orénoque. Cette zone côtière tropicale se caractérise par des remaniements sédimentaires importants et extrêmement rapides. Une double problématique s'imposait, avec les conditions de stockage de la matière organique (MO) dans les sols de mangroves, et l'étude de ses interactions avec la fraction minérale. Cette étude nous a permis de :<br />i) déterminer les relations entre géochimie du substrat et paramètres externes ;<br />ii) identifier les relations entre évolution des populations végétales de la mangrove et composition des MO particulaires et dissoutes ;<br />iii) identifier les processus précoces de la diagenèse organique, ainsi que des chemins et des produits de décomposition de la MO ;<br />iv) déterminer l'extension de la contamination en métaux lourds, ainsi que l'impact de la diagenèse organique et des processus d'oxydo-réduction sur le comportement des métaux.

Les environnements lagunaires, interfaces entre le continent et l'océan, sont sujets à d'importants apports continentaux qui supportent une forte production biologique. Cette richesse écologique unique en fait des écosystèmes parmi les plus productifs de la planète à l'origine d'une activité économique importante. La gestion et la préservation de ces milieux sont difficiles car l'étude des cycles biogéochimiques est encore incomplète. Dans le cadre de cette thèse, qui s'inscrit dans le Programme National d'Environnement Côtier " Chantier Littoral Atlantique " et l'ANR PROTIDAL, un effort particulier est mis sur le rôle des zones intertidales dans le bilan du métabolisme net du système lagunaire du Bassin d'Arcachon, les processus biogéochimiques aux différentes interfaces et leurs interactions avec les cycles tidaux, les mécanismes pélagiques et le degré de colonisation biologique du substrat à différentes échelles de temps (marée, saison). Il a été démontré que les eaux des chenaux tidaux drainant les platiers intertidaux à marée descendante étaient le résultat de la percolation, diffusion et advection d'eaux interstitielles anoxiques depuis les sédiments vaseux et sableux. Ces eaux sont enrichies en produits de dégradation de la matière organique, tels que l'ammonium, les phosphates, le SCO2, le CH4 et les métaux dissous. Un premier essai de bilan à l'échelle de la lagune démontre l'importance de ce processus de pompage tidal dans le budget global en sels nutritifs de la lagune. La colonisation du substrat par les herbiers de macrophytes apparaît comme un facteur déterminant sur les associations biologiques et les distributions géochimiques des espèces biogènes. Une stratification de l'eau interstitielle est observée sur certains profils reflétant leur production, leur consommation par les processus de minéralisation de la matière organique, leur prélèvement par le système racinaire des macrophytes, et des mécanismes de transports biologiques ou physiques. A la différence des sédiments subtidaux et stationnaires, dans lesquels la diffusion moléculaire est le premier mécanisme de transport des solutés, la distribution verticale géochimique dans les sédiments intertidaux est dominée par la bioirrigation et les interactions avec les macrophytes, conférant une très forte hétérogénéité spatiale et saisonnière. Une interaction très forte entre les cycles du fer et du phosphore avec la dynamique annuelle de ces herbiers a été découverte, précisant que le rapport entre la surface couverte par les herbiers et celle non-végétalisée est un paramètre majeur du bilan de masse en phosphore dans le Bassin d'Arcachon. Ce travail propose également la première estimation d'un bilan des sources, puits et flux de méthane aux différentes interfaces dans le Bassin d'Arcachon et dans un environnement lagunaire tempéré. Les rivières et les sédiments lagunaires représentent les deux sources pour la colonne d'eau. L'essentiel du méthane produit est oxydé dans les sédiments par les sulfates entrainant de faibles flux benthiques. Les flux atmosphériques depuis les eaux et les sédiments du Bassin d'Arcachon sont faibles en comparaison à ceux estimés dans d'autres systèmes côtiers. Ce bilan montre que la totalité du CH4 apporté par les rivières et diffusé depuis les sédiments vers la colonne d'eau de la lagune, est transférée vers l'atmosphère au cours de la résidence des eaux dans la lagune, et que cet écosystème est une source nulle de méthane pour l'océan côtier ouvert.

Oruro est situé dans l'Altiplano Bolivien à 230 km au sud de La Paz. Le principal système hydrologique est endoréique et est constitué par les sous-bassins du lac Titicaca-rivière Desaguadero-lac Poopó-salar du Coipasa (TDPS). Cette zone présente une saison sèche (DS) et une saison humide (WS). Malgré l'existence de la WS, les précipitations sont rares, néanmoins, l'intensité augmente interannuellement associé aux événements ENSO. Géomorphologiquement, ce site est composé de: l'Altiplano et la Cordillère Occidentale liés aux dépôts épithermaux et Cu et la Cordillère Orientale liée aux nombreuses ceintures métallogéniques, la plus connue est la ceinture de Sn. Le Département d'Oruro est situé dans la partie centrale de cette ceinture, et malgré le fait que cette ville a été soumise à des activités minières depuis le XVIIème siècle, les caractéristiques géochimiques et les processus de dispersion qui affectent cette zone sont peu connus. Les faits exposés précédemment, ont motivé une étude géochimique détaillée des carottes sédimentaires lacustres dans ce domaine. Deux campagnes de carottage (DS et WS) ont permit de récupérer 5 carottes sédimentaires, 4 dans le lac Uru Uru (2 en DS et 2 en WS) et une à la lagoon Cala Cala (18 km E d'Oruro), ce dernier pour déterminer le fond géochimique local. Analyses de laboratoire ont été effectuées au Laboratoire des Mécanismes et Transferts en Géologie (LMTG, Toulouse), où un total de 91 échantillons de sédiments et 222 échantillons des eaux interstitielles (PW) ont été étudiés. Le fond géochimique et les sources des éléments traces nous ont permis de proposer que le fond géochimique naturel de As et Sb est significativement plus élevé par rapport de la croûte continentale supérieure (UCC), les niveaux de fond mondial, les centres industriels et les sites miniers historiques. Ces conclusions nous ont permis de soutenir l'utilisation des coefficients d'enrichissement (EF) locaux et jeter l'utilisation de l'UCC pour calculer les EFs. Il existe une multiplicité de sources des contaminants qui ont difficulté la discrimination entre apports naturelles et apports anthropiques dans ce bassin. Cependant, nous proposons que l'impact anthropique dans les sols superficiels est liée à la dispersion des éléments traces par la Fonderie de Vinto, tandis que le lac Uru Uru est plutôt influencé par les activités minières. Études de diagenèse précoce, nous ont permis de déterminer que les éléments traces au sein du lagoon Cala Cala sont moins disponibles et mobiles que dans le lac Uru Uru et des fortes concentrations des éléments traces en solution sont expliqués par la proximité des ceintures métallogéniques situées le long de la Cordillère Orientale, et non par influence anthropique. Le nord du lac Uru Uru présente des concentrations inférieures moyennes des éléments traces dissous et leur comportement est fortement associée à des changements saisonniers, parce que l'environnement réductrice atteint au cours de la WS entraîne la libération des éléments traces que la dissolution réductrice des oxyhydroxides de Mn a lieu. Dans ce domaine, le comportement des éléments traces dans l'état solide montrent des changements modérés entre les différentes saisons. Les éléments traces dans le sud du lac Uru Uru sont les plus réactifs, disponibles et mobiles. Au cours de la DS le comportement des éléments traces dissous est associé à l'évaporation, cette réaction n'a pas été observée au cours de la WS. Les plus fortes concentrations du Sb et Mo dissous se trouvent dans cette région pendant les deux saisons et Cd que pendant la DS. Dans ce domaine, le partitionnement à l'état solide (SSP) montre des changements de fractionnement importants lors de la WS, impliquant que les éléments traces peuvent être facilement libérés dans l'eau interstitielle lorsque les conditions de réduction sont établies, les éléments les plus instables sont Mo, U, Sb, Pb et Cd. Cette zone affiche le souci environnemental plus important, parce que, encore l'influence de la WS, on trouve l'influence anthropique associé à la Mine de Huanuni, probablement en apportant Sb (et Mo) dissous (et comme le montre autre étude, Mo représente une compétition pour le Cu en induisant des carences alimentaires pour animaux de ferme). Nous soulignons que c'est dans ce domaine où la plupart de la flore et faune vive et de la pêche est généralement pratiqué. On recommande de déterminer le comportement des éléments traces dans la WC, spécialement au cours de la WS et La Niña événements. En ce qui concerne l'influent de l'exploitation minière et le climat sur le dépôt des sédiments dans l'Altiplano, il a été déterminé que au cours du dernier siècle, l'exploitation et la production de Sn a influencé le dépôt de Sb-Ag-Pb dans les sédiments du lac Uru Uru. En outre, événements ENSO pourraient jouer un rôle important dans la production de minéraux authigènes pendant la diagenèse précoce. Enfin, nous proposons que le dépôt des éléments traces est influencé principalement par trois sources: la géologie locale, la formation des minéraux authigènes sous l'influence probable des événements froids ENSO (La Niña) et les gangues et minerais d'origine minérogénétiques.

L'ivoire d'éléphant est un matériau biologique composé de fibres de collagène (CF) à 30 % massique et de particules d'hydroxyapatite carbonatées et enrichies en Mg à 70 % massique (Mg-carb-HAP). Il présente une structure hiérarchique complexe de la macro à la nano-échelle. La relation entre le motif macroscopique de Schreger observé à la surface des sections transverses des défenses et la micro-morphologie de l'ivoire en 3D (réseau tubulaire et orientations secondaires des CF) a été établie. Les marqueurs chimiques (Ca, P, Mg, Sr) et structuraux (épaisseurs et organisation des particules de Mg-carb-HAP) témoins des processus de formation de l'ivoire ont été déterminés. La diagenèse précoce en milieu marin a ensuite été étudiée par une approche physico-chimique combinant les analyses MEB, PIXE/RBS-EBS et SAXS. Les mécanismes d'altération identifiés sont les adsorptions des ions du milieu extérieur (Cl, Sr, Fe, Cu) à la surface des défenses, les échanges entre les ions exogènes et endogènes de l'ivoire et l'augmentation de la cristallinité des Mg-carb-HAP. Bien qu'immergées dans le même environnement diagénétique, les trois défenses du site des Poulins présentent différents états d'altération. Un bon état de préservation macroscopique ne reflète pas forcément un bon état de conservation de la dentine à l'échelle moléculaire. Finalement, l'ancienne polychromie et la dorure d'origine des ivoires d'Arslan Tash (Syrie, 800 av. J.C.) ont été restituées par des analyses non-invasives par FX en plein champ et PIXE/RBS-EBS. Les couleurs identifiées sont: le bleu et le vert égyptiens (Cu), avec des teintes plus ou moins claires (Pb), le rouge et l'orange (Fe). / Elephant ivory is a biological material composed of collagen fibers (CF) at 30 wt. % and Mg-enriched carbonated hydroxyapatite particles at 70 wt. % (Mg-carb-HAP). It has a complex hierarchical structure from macro- down to nano-scale. The relationship between the macroscopic Schreger patterns observed on the surface of transverse sections of tuks and the 3D micro-morphology of ivory (tubular network and CF secondary orientations) has been established. Chemical (Ca, P, Mg, Sr) and structural markers (thickness and organization of particles Mg-carb-HAP) which control the formation of ivory have been determined. Early diagenesis in the marine environment was then studied by means of SEM, PIXE/RBS-EBS and SAXS analyses. Diagenetic mechanisms were identified, as ionic adsorptions from marine environment to the tusk surfaces, ionic substitutions between exogenous and endogenous ivory ions and increased crystallinity of Mg-carb-HAP. Different states of preservation were observed among three tusks coming from the same submarine archaeological site. Good macroscopic preservation states of the surface does not necessarily reflect good preservation states of the dentin at the molecular level. Finally, the former polychromy and gilding of ivories from Arslan Tash (Syria, 800 BC.) have been reconstructed by non-invasive FF-FX and PIXE/RBS-EBS analyses. Egyptian blue and green (Cu) with different shades (Pb), as well as red and orange (Fe) have been identified. The gilding technique consisted of applying a 2 µm thick gold leaf. Over time, these decorations altered ivory surfaces inducing, among others, the formation of Au nanoparticles derived from the weathering of the gold leafs.

Les objectifs de cette thèse sont (1) de définir les facteurs contrôlant le développement à grande échelle des plateformes carbonatées intracratoniques et (2) de relier la diagenèse précoce des discontinuités avec les paléoenvironnements et les modèles de stratigraphie séquentielle. L’évolution de la plateforme carbonatée de l’ouest de la France a été reconstituée de l’Aalénien à l’Oxfordien (17 millions d’années). La topographie du socle contrôle la répartition latérale des bathymétries jusqu’au Bathonien moyen. La tectonique régionale favorise ou empêche localement la production carbonatée. À l’échelle des bassins ouest-téthysiens, des phases généralisées de disparition et de croissance des plateformes carbonatées sont contrôlées par les variations du climat d’une période de 9 millions d’années. La production carbonatée est faible pendant les périodes humides et importante au cours des périodes sèches perturbées par de courtes moussons. Des analyses isotopiques (δ18O et δ13C) à haute résolution ont été réalisées sur des ciments précoces variés localisés sous des discontinuités, permettant de reconstituer l’histoire paléoenvironnementale aboutissant à leur formation. Les ciments en dents de chien ainsi que les ménisques et enveloppes micritiques analysées ont précipité directement en calcite faiblement magnésienne dans l’eau de mer. Un nouveau modèle reliant architecture, stratigraphie séquentielle, faciès et diagenèse précoce est proposé pour une bordure de plateforme oolithique. Sur la plateforme interne, les discontinuités passent latéralement de surfaces subaériennes à des hardgrounds marins, dont l’érosion aboutit au dépôt de niveaux à intraclastes sur la bordure de plateforme. La cimentation précoce est uniquement localisée sous les discontinuités et est absente dans la bordure de plateforme où la sédimentation est continue. / The objectives of this thesis are (1) to characterize the factors controlling the large-scale development of intracratonic carbonate platforms and (2) to link early diagenesis of discontinuities with palaeoenvironments and sequence stratigraphy models. The evolution of the western France carbonate platform is reconstructed from the Aalenian to the Oxfordian (17 million years). The basement topography controls bathymetries until the mid-Bathonian. Regional tectonics promotes or prevents locally carbonate production. General stages of carbonate platform growth and demise in western Tethyan basins are controlled by 9 million years’ climatic variations. Carbonate production is low during humid intervals and high during dry intervals disturbed by short periods of intensive rainfall. High resolution isotopic analyses(δ18O and δ13C) were performed on various early cements located below discontinuities to reconstruct the palaeoenvironmental conditions leading to their formation. Dogtooth cements, micritic meniscus and envelopes precipitated in low-magnesium calcite directly in seawater. A new model, linking architecture, facies, sequence stratigraphy and early diagenesis is proposed for an oolitic platform wedge. On the inner platform, discontinuities change laterally from subaerial surfaces to marine hardgrounds, whose erosion leads to the deposit of an intraclasts level on the platform wedge. Early cements are only located under discontinuities and are absent in the platform wedge because of a continuous sedimentation rate.

Aydat est un petit lac eutrophe et dimictique du Massif Central (France), en environnement volcanique. L'étude de la diagenèse des sédiments actuels (trappes) et récents (carottes) de ce lac, a été abordée selon les méthodes classiques de la sédimentologie, de la géochimie minérale, ainsi que par l'analyse d'une famille de constituants organiques majeurs : les polysaccharides. Les sédiments actuels ont été collectés mensuellement d'octobre 1995 à septembre 1996 à l'aide de 3 trappes réparties dans la colonne d'eau, dans la partie centrale du lac. Les carottes sédimentaires, de 50 cm de long, ont été prélevées à l'aplomb de la ligne de trappes. La fraction minérale des sédiments est dominée par des particules authigènes. Les frustules de diatomées, qui représentent plus de 80% des sédiments, contribuent de façon stable à l'enregistrement sédimentaire. En revanche, des minéraux autochtones tels que la calcite et les oxy-hydroxydes de fer et manganèse, sont fortement impliqués dans la dynamique biogéochimique lacustre, essentiellement régie par les processus redox induits par l'activité biologique. Ainsi, le comportement des éléments les plus mobiles des sédiments de fond anoxiques, qu'ils soient solubles, échangeables et/ou complexables, a pu être précisé par le biais d'attaques chimiques séquentielles. L'ensemble des données géochimiques acquises sur la phase solide des sédiments, combinées avec les analyses des éléments en solution réalisées par l'équipe du Laboratoire de Géochimie des Eaux (Université Paris VII), a permis d'établir un bilan annuel des éléments chimiques dans le lac d'Aydat. Ce bilan a notamment permis d'identifier 5 types de comportements différents des divers éléments suivis tout au long de l'année d'étude et a également permis de quantifier l'intensité du recyclage des éléments réactifs tels que Fe, Mn, Co, Ba et As, dans le réservoir lacustre. La dynamique de la matière organique, qui est essentiellement régie par les processus géochimiques lacustres via l'activité biologique, a été suivie grâce à l'analyse des polysaccharides, composés ubiquistes majeurs du règne végétal, aisément recyclés. Malgré un flux de matière organique autochtone abondant dans le lac d'Aydat, la composition des sucres neutres reflète mal la production planctonique primaire (diatomées, cyanobactéries), mais plutôt celle de la flore microbienne. L'intense activité bactérienne au sein de la colonne d'eau et surtout au niveau de l'interface eau-sédiment, qui se signale particulièrement par l'abondance d'un désoxyhexose, le rhamnose, empêche les sucres de participer significativement à l'enregistrement sédimentaire. Ainsi, ces composés métabolisables contribuent via les bactéries, aux processus diagénétiques, et donc à l'entretien des cycles biogéochimiques dans lesquels les éléments minéraux les plus réactifs sont périodiquement impliqués.

L’océan côtier occupe une position clé dans le cycle du carbone et est exposé à l’acidification des océans. Une grande partie de matière organique(MO) marine et continentale est minéralisée dans les sédiments estuariens par des voies aérobies ou anaérobies. Cette minéralisation produit du carbone inorganique dissous (DIC), mais aussi de l’alcalinité totale(TA) pour la partie anoxique, ce qui tamponne les variations de pH du système et augmente la capacitéde l’eau de mer à absorber du CO2. Des mesures dans les sédiments du prodelta du Rhône ont montré que la minéralisation anoxique, surtout la sulfato-réduction, y est dominante et produit des forts flux de TA et de DIC. Proche de l’embouchure, c’est surtout la MO continentale qui est minéralisée et la fraction marine augmente vers le large. Une expérience d’acidification des sédiments de la baie de Villefranche-sur-mer a montré que l’acidification des océans cause la dissolution des carbonates ce qui tamponne le pH dans les sédiments. / Continental shelves are key regions for theglobal carbon cycle and particularly exposed to oceanacidification. A large part of organic matter (OM) ofcontinental and marine origin is mineralized in estuarinesediments following oxic and anoxic pathways.This mineralization produces dissolved inorganic carbon(DIC) leading to acidification of the bottom waters.Anoxic mineralization can produce total alkalinity(TA) that can contribute to buffer bottom water pHand increase the CO2 storage capacity of seawater. Measurementsin the sediments of the Rhˆone River prodeltashowed that anoxic mineralization, especially sulfate reduction,are the major pathways of OM mineralizationand create high DIC and TA fluxes. Land derived OMis mineralized close to the river mouth and marine OMtakes over on the shelf. An acidification experiment withsediment cores from the bay of Villefranche evidencedthat acidification causes carbonate dissolution at thesediment surface that buffers porewater pH.