Largement utilisés par l’agriculture intensive, les pesticides sont aujourd’hui présents dans les différents compartiments environnementaux et ce à un niveau mondial. Les recherches de ces travaux de thèse se sont plus particulièrement portées sur deux grandes thématiques, l’une liée à l’écodynamique des pesticides en Garonne estuarienne par la caractérisation des sources, la présence et le devenir des molécules, et l’autre sur leur transfert dans les compartiments eau, air et sols d’un château viticole. Des méthodes d’analyse simples et rapides à mettre en oeuvre ont été optimisées, tout en étant sensibles afin d’être compatibles avec l’étude des milieux faiblement contaminés.Les pesticides les plus fortement quantifiés dans les stations d’épuration (STEP) bordelaises sont le diuron, l’imidaclopride et le fipronil (≈ 50-100 ng.L-1). N’étant pas éliminés par les différents traitements, ils sont présents dans les rejets (apports de l’ordre du g.j-1) qui peuvent alors être une source de contamination pour le milieu. Si les pesticides majoritairement présents dans la Garonne sont le métolachlore et ses métabolites (≈ 10-800 ng.L-1), qui présentent des pics printaniers en lien avec l’application de la molécule, les pesticides caractéristiques de STEP sont également quantifiés. Les concentrations sont plus faibles (0,5-20 ng.L-1) et moins variables mais ne peuvent cependant pas être négligées, certaines molécules étant fortement toxiques même à faible concentration, comme le fipronil (PNEC = 0,77 ng.L-1).Les sols du château viticoles sont caractérisés par des pics printaniers (50-1000 ng.g-1) en pesticides en lien avec les applications, comme le boscalid ou l’azoxystrobine. Des molécules non utilisées depuis plusieurs années, comme le diuron, ont également été mis en évidence à plus faibles niveaux de concentrations (ng.g-1) et moins variables ce qui témoigne de la persistance de certaines molécules. Le compartiment atmosphérique est également caractérisé par des pics saisonniers en lien avec l’application et la volatilité des molécules, comme le folpel ou le chlorpyrifos-methyl. Des pesticides non utilisés par le château mais potentiellement appliqués par des exploitations voisines comme le métolachlore ont également été détectés, ce qui démontre bien du transport des molécules. Des pesticides interdits (diuron), non utilisés (métolachlore) et utilisés (boscalid) par le château ont été mis en évidence dans la nappe phréatique. / Intensive use of pesticides led to a widespread contamination of water, air and soils compartments. The present study focused on two main subjects, one based the ecodynamic of pesticides in Garonne River by characterization of sources, presence and outcome of these molecules and one other based on their transfer to air, water and soil compartments of a vineyard. Easy and fast methods of extractions were optimized although they were sensitive in order to be applied for mildly contaminated samples.Most quantified pesticides in Bordeaux wastewater treatment plants (WWTP) were diuron, imidaclopride and fipronil (≈ 50-100 ng.L-1). As treatments were not efficient to remove pesticides, effluents are a significant source for the Garonne River (daily discharge around 5 g). Even if major pesticides in Garonne River were metolachlor and its metabolites (≈ 10-800 ng.L-1) which showed spring peaks, typical WWTP pesticides were also quantified. Concentrations were lower (0,5 - 20 ng.L-1) and variable but they cannot be neglected as they can be highly toxic. Fipronil was for instance detected at concentrations sometimes exceeding its PNEC (0.77 ng.L-1).Vineyard soils were characterized by spring peaks of pesticides (50-1000 ng.g-1) that can be related to applications, like boscalid or azoxystrobine. Pesticides forbidden for a long time have also been detected, like diuron but in lower concentrations levels (ng.g-1) and less variable, that highlighted persistence of such molecule. Atmospheric compartment was also characterized by spring peaks than can be related to applications and molecule volatility, with the presence of folpet and chlorpyrifos-methyl. Pesticides non used by the vineyard were also detected such as metolachlor, which highleted the transport of such molecules. Forbidden (diuron), non-used (metolachlor) and currently used (boscalid) pesticides were detected in the aquifer.

L'objectif premier de cette recherche, réalisée dans le cadre du génie civil, est de modéliser les processus sédimentaires verticaux (dépôt, tassement, et érosion), faisant partie de la dynamique sédimentaire des vases dans les estuaires.<br />Afin de parvenir à ce but, trois démarches différentes sont suivies :<br />- Analyse des modèles couramment utilisés en sédimentologie.<br />- Adaptation aux problèmes sédimentaires des modèles utilisés dans d'autres disciplines.<br />- Proposition de nouveaux modèles.<br />Les modèles proposés tiennent compte des actions mécaniques et des propriétés caractéristiques des vases. Les différentes propriétés de la vase sont reliées à la concentration et à la température par des lois simples utilisant un maximum de trois paramètres, ce qui facilite une modélisation hydrosédimentaire à paramètres multiples.<br />D'une manière générale, les modèles sont ajustés pour la vase de l'estuaire de la Loire. Cependant, ils sont applicables à d'autres sites, aux valeurs des paramètres près.<br />Un modèle général de tassement satisfaisant les principes issus de la mécanique de sols est développé; le tassement par sédimentation des suspensions est simulé comme un cas particulier en absence de contraintes effectives.<br />Un modèle iso-concentration multicouches pour la dynamique verticale des dépôts de vase est formulé. Ce modèle permet de détecter la concentration au-dessus de laquelle la vase s'accumule dans le fond pour former la crème de vase.<br />Enfin, des essais rhéométriques réalisés sur une vase de l'estuaire de la Loire mettent en évidence l'influence de la température sur sa rigidité initiale, laquelle conditionne l'érosion.<br />Cette synthèse des différentes modélisations hydrosédimentaires nous a permis la construction d'un modèle numérique unidimensionnel de l'ensemble de l'estuaire de la Loire.

Discriminer l'influence des activités humaines de celle des processus naturels sur les changements environnementaux récents est un enjeu scientifique important. Dans ce but, les mollusques et les foraminifères fossiles des Pertuis Charentais (ouest de la France) ainsi que les sédiments déposés pendant l'Holocène dont ils sont issus ont été étudiés. L'objet d'étude central est un drapage vaseux qui constitue une grande partie du comblement sédimentaire terminal des Pertuis. Les résultats obtenus montrent qu'il est composé de sédiments fins d'origine continentale déposés à partir de 1400 AD. Il est la conséquence d'une augmentation de l'érosion des sols, favorisée par la déforestation entreprise au Moyen-Age. Le taux de sédimentation de cette vase a augmenté brutalement, suite à une période d'augmentation des précipitations hivernales à la fin du Petit Age Glaciaire qui a accéléré l'érosion des sols sur ces territoires fragilisés car déforestés. Le dépôt brutal de sédiments fins dans les Pertuis Charentais a eu peu de répercussions sur les communautés de mollusques benthiques, excepté l'extinction locale du bivalve \textit{Lepton squamosum} de la baie de Marennes-Oléron. En revanche, l'augmentation des apports sédimentaires a été à l'origine d'une succession écologique au sein des communautés de foraminifères (résistance - perturbation - adaptation). Les résultats obtenus démontrent comment des milieux perturbés par les activités humaines deviennent plus sensibles aux changements climatiques. Ils soulignent aussi le potentiel de la paléoécologie dans la compréhension des changements environnementaux récents dans les zones côtières à une échelle millénaire à séculaire.

De récentes études ont démontré que plus de 1300 km² du fond du chenal laurentien sont baignés par des eaux dont les concentrations d'oxygène dissous sont en deçà de 62.5 µM ou 2 mg/l, correspondant au seuil qui définit l'hypoxie. Une des causes possibles du développement de l'hypoxie serait l'eutrophisation des eaux de surface liée à l'augmentation de l'activité agricole et industrielle dans les Basses-Terres du Saint-Laurent. Les apports accrus en nitrates rendraient compte d'une productivité primaire et d'un flux de carbone organique croissant. La dégradation de cette matière organique exportée dans les eaux profondes pourrait contribuer à l'appauvrissement progressif de celles-ci en O₂ dissous. Dans ce contexte, nous avons analysé les sédiments de deux carottes récoltées le long du chenal laurentien entre Tadoussac et Les Méchins afin de retracer les variations de productivité depuis le dernier siècle et ainsi, de vérifier si ceux-ci révèlent des indices d'une eutrophisation. Les résultats obtenus (carotte boîte AH00-2220; 48°38,33'N, 68°37,82'W; 324m et CR02-23; 48°42.008'N/68°38.894'W; 345m) révèlent une augmentation récente (après 1960 AD) du δ¹³ Corg que nous interprétons comme une augmentation des apports de matière organique marine. De la même façon et sur le même intervalle de temps, la concentration des kystes de dinoflagellés augmente, tout comme leurs flux, ce qui pourrait refléter un accroissement de la productivité primaire. Nous notons aussi une tendance semblable dans la concentration et du flux de réseaux organiques de foraminifères qui reflète probablement un accroissement de la productivité benthique liée à l'augmentation du flux de matière organique aux sédiments. Les concentrations et les flux de tests de foraminifères benthiques sont caractérisés par la même tendance d'augmentation récente. Nous notons aussi l'apparition et l'augmentation progressive de la présence des taxons Brizalina subaneriensis et Bulimina exilis entre les années 1960 et 1970. Ces taxons se singularisent par leur forte tolérance aux faibles concentrations d'oxygène et aux flux de carbone élevés. Les résultats obtenus dans cette étude appuient l'hypothèse d'une augmentation des flux sédimentaires de matière organique marine associés à une augmentation de la productivité primaire dans cette partie de l'estuaire du St-Laurent. Cette augmentation de productivité pourrait bien être un facteur important dans la diminution récente des teneurs en oxygène dissous, il est donc important d'explorer plus en détail cette hypothèse afin de mieux connaître les mécanismes en cours dans l'estuaire du St-Laurent et leur relation avec l'hypoxie récente des eaux de fond. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Hypoxie, Eutrophication, Foraminifères, Géochimie, Saint-Laurent.

La Grande Oie des Neiges (GON) est un oiseau migrateur qui fait halte dans les marais à scirpe américain (Schoenoplectus americanus) de l'estuaire du St-Laurent au printemps et à l'automne. Les oies s'y nourrissent principalement des rhizomes du scirpe. Depuis les années 80, la population connaît une croissance et des études réalisées dans les années 90 avaient montré que leur utilisation des marais dépassait la capacité de support du milieu. Afin d'évaluer si la situation s'était aggravée et pour bien caractériser l'effet du broutement des oies, un protocole expérimental, incluant l'établissement de parcelles permanentes et la pose d'exclos, a été mis en place dans quatre marais de l'estuaire: Cap Tourmente et Montmagny en 2004, l'Île-aux-Grues et Cap St-Ignace en 2005. Ces cages qui empêchaient les oies de brouter étaient installées avant leur arrivée au printemps et enlevées après leur départ à l'automne. À chaque été, un inventaire de la végétation a été fait dans les exclos et dans les parcelles témoins broutées. En utilisant des équations allométriques reliant la masse et la hauteur des tiges, la biomasse aérienne a pu être calculée pour chaque parcelle de façon non destructive. Ces équations allométriques ont été développées en 2007 et validées à l'aide d'un échantillonnage destructif. Suite à cette validation, des facteurs de correction ont été établis puisque l'échantillonnage non destructif surévaluait les biomasses aériennes réelles. Certains facteurs biophysiques ont également été étudiés au cours de 2007 dans tous les marais afin d'évaluer leur impact sur la biomasse: la sédimentation, le type de substrat, le temps de submersion et pour Cap Tourmente, les éléments nutritifs contenus dans les sédiments. La biomasse aérienne a augmenté significativement dans les exclos de tous les marais au cours de l'étude, tandis qu'elle n'a pas varié dans les parcelles témoins. Cette différence était attribuable surtout à l'augmentation de la densité des tiges et non à la biomasse des tiges individuelles dont la hauteur a peu varié dans le temps. Après quatre ans d'exclusion des oies, la biomasse aérienne était 104 et 128% plus élevée dans les exclos que dans les témoins à Cap Tourmente et Montmagny, respectivement. À Cap St-Ignace et à l'Île-aux- Grues, les différences étaient de 29 et 66%, respectivement, après trois ans d'exclusion. Il y avait une relation significative entre la biomasse aérienne et souterraine du scirpe ce qui indique que l'effet du broutement observé grâce à l'échantillonnage de la végétation aérienne a aussi un effet sur la biomasse souterraine qui contribue à l'alimentation des oies et à la production du scirpe. Finalement, les analyses de régression multiple ont montré qu'à Cap Tourmente, le phosphore organique et l'effet du broutement des oies étaient les deux variables explicatives de la variation de la biomasse aérienne du scirpe américain. Lorsque tous les marais étaient considérés, seul l'effet du broutement des oies expliquait la biomasse aérienne du scirpe. En conclusion, les résultats obtenus entre 2004 et 2007 confirment les différences observées au cours des années antérieures et montrent que les oies ont encore un impact sur les marais à scirpe. Elles maintiennent la productivité des marais à scirpe à un niveau faible par rapport à leur potentiel mais encore stable, comme observé par Giroux et Bédard (1987a) il y a plus de vingt ans. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Grande Oies des Neiges, Scirpe américain, Sagittaire, Zizanie aquatique, marais, biomasse, productivité.

Cette étude a été réalisée avec comme objectif principal d'identifier les processus mis en cause dans l'hypoxie récente de l'estuaire maritime du Saint-Laurent. Cette zone d'hypoxie existe depuis une vingtaine d'années et engendre des conséquences néfastes pour cet écosystème. Il devient donc critique de comprendre les mécanismes qui sont responsables du taux d'oxygénation dans l'optique de proposer des solutions d'adaptation réalistes. Pour ce faire, nous avons ciblé deux des processus qui ont probablement le plus d'impact sur les concentrations en oxygène dissous de cet écosystème, c'est-à-dire le réchauffement des eaux profondes et l'eutrophisation possible des eaux de surface de l'estuaire. Pour bien comprendre le rôle du réchauffement sur l'hypoxie, il est important d'avoir accès à des séries temporelles plus étendues que celles que nous offrent les données instrumentales. L'étude de carottes de sédiment nous permet d'obtenir des renseignements précieux sur les conditions environnementales du passé. Nous avons étudié deux carottes sédimentaires provenant de l'estuaire du Saint-Laurent dans le but d'estimer les variations de température survenues depuis le dernier siècle voire même depuis le dernier millénaire. Dans ces carottes, nous avons mesuré la composition isotopique en oxygène (δ18O) des tests de foraminifères benthiques. Cette mesure enregistre, entre autres, la température de calcification de l'organisme, et donc de l'eau dans lequel il se trouve. En comparant le δ18O avec les données de température instrumentales, nous avons validé l'utilisation du δ18O comme paléothermomètre dans l'estuaire du Saint-Laurent. De ce fait, nous avons utilisé le δ18O pour reconstruire les variations de température du dernier millénaire. Les résultats nous permettent de conclure que les eaux de fond de l'estuaire du Saint-Laurent se sont réchauffées d'environ 1.7°C depuis le dernier siècle. Cela constitue le plus important réchauffement des 1 000 dernières années. L'eutrophisation des eaux de surface en milieu estuarien est généralement due à un apport accru en nitrate, nutriment limitant dans ce type de milieu. Les sources d'azote ayant déjà été étudiées, nous avons donc mesuré les puits de façon à pouvoir établir un bilan régional. Deux approches ont été privilégiées: 1) une série de mesures de dénitrification sédimentaire ponctuelles et 2) une approche intégratrice se basant sur les concentrations d'azote et de phosphore dans la colonne d'eau. Les mesures nous permettent de conclure que la majorité de la dénitrification benthique est produite par le couplage nitrification-dénitrification. De plus, les résultats sont cohérents avec l'hypothèse que le processus de bioirrigation joue un rôle très important dans l'élimination sédimentaire de l'azote. L'approche intégratrice semble indiquer que le bilan régional de l'azote est proche de l'équilibre, ce qui suggère que cette région ne peut être considérée comme globalement soumise au phénomène d'eutrophisation. Ceci impliquerait donc que si l'augmentation de la productivité primaire observée dans l'estuaire du Saint-Laurent est due à une augmentation de l'apport en azote, celui-ci est par la suite éliminé naturellement par le système sans avoir d'impact en aval. Dans l'optique de proposer des solutions au problème de l'hypoxie, nous devons mieux connaître les sources d'azote qui fertilisent le Saint-Laurent ainsi que le taux de recyclage in situ. Par conséquent, nous avons mesuré la composition isotopique des nitrates dissous dans la ville de Québec pour identifier les différentes sources d'azote qui se retrouvent dans le Saint-Laurent. De plus, cette méthode nous permet d'identifier les mécanismes du cycle de l'azote qui sont actifs dans cette région. Les résultats sont typiques d'un environnement ou la composition isotopique des nitrates est principalement contrôlée par la saisonnalité et où les processus internes ne semblent pas avoir un impact significatif. Par contre, le peu de données sur la signature isotopique des différentes sources potentielles nous empêche de quantifier leur importance dans le flux de nitrate du Saint-Laurent. ______________________________________________________________________________

Située sur la Petite Côte du Sénégal, la Somone est une petite rivière côtière qui se jette dans l'océan atlantique par un écosystème laguno-estuarien à régime microtidal. Aujourd'hui, les apports du bassin versant sont inexistants du fait de la combinaison de plusieurs facteurs dont le barrage de Bandia. Les seuls apports en eau douce se font par les précipitations et la nappe. Le système laguno-estuarien de la Somone est caractérisé par un fonctionnement hydrologique inverse où les influences marines prédominent. La mangrove, à dominance de Rhizophora, est l'unité caractéristique de ce système côtier. L'évolution diachronique sur 60 ans montre une modification importante de tous les faciès, internes et externes, de l'écosystème. La mobilité de la flèche sableuse d'embouchure, qui s'est traduite par deux comblements en 1967-1969 puis en 1987, est liée à des variations climatiques et météorologiques. L'évolution régressive des surfaces de mangrove, entre 1954 et 1989, est le résultat de l'effet conjugué de ces périodes de comblements, de la sécheresse et des usages traditionnels de la mangrove. La restauration de la mangrove est essentiellement due aux politiques de reboisement administrées dans les années 2000. L'évolution annuelle et saisonnière montre que le remaniement interne est le processus hydro-sédimentaire dominant. Le taux de sédimentation moyen des vasières est de 2 à 3 mm/an. La dynamique de la flèche sableuse à l'embouchure de la Somone joue un rôle fondamental sur l'évolution et la qualité des faciès internes, notamment la mangrove. L'ouverture permanente de l'embouchure permet un renouvellement biquotidien des eaux dans le système laguno-estuarien, essentiel pour réguler les fortes teneurs en sels. Les faibles teneurs des sédiments en carbone organique total, témoignent de la faible production de la mangrove en matière organique car il s'agit d'une mangrove jeune et de forme rabougrie. Les processus diagénétiques se font en anaérobiose et essentiellement dans les 10 premiers cm du sédiment, sur du dépôt récent. La contribution des mangroves jeunes, comme celles de la Somone, au processus de stockage du carbone organique est faible. L'écosystème laguno-estuarien de la Somone est un système fragile et très réactif dont l'évolution, à l'échelle humaine, est rapide et liée à des effets cumulés de facteurs naturels et anthropiques.

Thèse (M.Sc.Géogr.) -- Université Laval, 2008. / "Ce mémoire est constitué de deux articles dont je suis l'auteur principal. Les co-auteurs sont les trois membres de mon comité, soit Patrick Lajeunesse (Université Laval), Guillaume St-Onge (Institut des sciences de la mer de Rimouski) et Andrée Bolduc (CGC) (voir page 1 de l'Annexe A). Le premier constitue le corps de ce mémoire et sera soumis à la "Revue canadienne des sciences de la terre" après des modifications. Le second article, déjà soumis à la revue "Geo-Marine Letters", est en annexe."--Av.-pr. Bibliogr. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

On trouve sur les côtes de l’estuaire du Saint-Laurent des vestiges de quai dont la ressemblance mutuelle suggère leur contemporanéité. Les vestiges de ces «quais du gouvernement » relatent une importante conjoncture (1870-1930) caractérisée par l'intégration des localités côtières dans une économie interrégionale. Le quai, autrefois lieu d'interface entre la ruralité et le cabotage, devient pour l'archéologue une occasion de retracer les éléments entrant dans sa conception et sa réalisation. L’observation des éléments architecturaux permet de distinguer les traits architecturaux associés aux quais du gouvernement parmi l’ensemble des techniques de construction déjà employées dans l’estuaire au XIXe siècle. / In the St. Lawrence estuary, there are many ancient wharves whose mutual resemblance of their remains suggests they are contemporaneous. The remains of the “government wharves” relate an important conjecture (1870-1930) formed by the integration of the coastal localities in an interregional economic network. The wharf, formerly an interface between the rural land and the estuarial cabotage, presents an opportunity for the archaeologist to recognize the architectural character of the conception and the realization of the wharves. The examination of their frame construction allows us to distinguish the architectural character of the government wharves among the techniques already employed in the estuary in the 19th century.

La présence de résidus de médicaments a été évaluée dans des eaux superficielles et des effluents de huit stations d'épuration (quatre rejetant dans l'estuaire de Seine dans le cadre du projet Medseine financé par le GIP Seine- Aval, quatre dans le cadre du projet Toxstep financé par l'Anses (ex-Afsset). Une centaine de molécules a été systématiquement recherchée dans les deux types d'eaux en appliquant des méthodologies analytiques impliquant une extraction solide liquide suivie une analyse par LC-MS/MS. Un suivi saisonnier des rejets de médicaments a été effectué également. Des résidus de médicaments ont été systématiquement quantifiés dans les deux types d'eaux. Les concentrations mesurées dans des eaux de surface sont significatives pour certains composés : de 1 à 108 ng/L pour diclofénac, de 2 à 324 ng/L pour ibuprofène. Pour d'autres, les valeurs sont beaucoup plus faibles : de 2 à 13 ng/L pour sulfapyridine, de 1 à 5 ng/Lpour nordiazépam. Dans les effluents de STEP, les anti-inflammatoires, les β-bloquants, les macrolides et les fluoroquinolones sont plus souvent détectés. Leurs concentrations peuvent varier fortement : de 62 ng/L à 10 μg/L pour sotalol, de 39 ng/L à 8 μg/L pour aténolol et plus particulièrement de 32ng/L jusqu'à 127 μg/L pour paracétamol. Par ailleurs, la stabilité des résidus de médicaments vis à vis des rayonnements lumineux a été évaluée. Des irradiations UV (à 254 nm) pouvant potentiellement être utilisés en étape finaleavant rejet dans des zones particulièrement sensibles ont été appliquées (avec des doses allantjusqu'à 1500 J/m2. Par ailleurs, compte tenu du fait que les effluents sont ensuite majoritairement rejetés dans des eaux superficielles, ils sont soumis aux rayonnements solaires et cette exposition a également été évaluée. Le phénomène de photodégradation à 254 nm a été bien observé sur certains composés comme diclofénac, kétoprofène (> 90% dégradé), ciprofloxacine,norfloxacine (jusqu'à 75% dégradé). L'azithromycine, la clarithromycine, la carbamazépine et l'aténolol... sont des composés plus stables avec les rayonnements lumineux. En exposant sous lumière solaire simulée, le diclofénac, la kétoprofène, la ciprofloxacine et la norfloxacine sontaussi des composés sensibles (> 90% dégradé) après 24 h d'exposition (172,8 kJ/m2). La carbamazépine, la sulfaméthoxazole, l'aténolol, bisoprolol et métoprolol sont des composés plus stables observés.