Dans le cadre de l'étude de cas du fleuve St Laurent du réseau COMERN, l'objectif général de la thèse était de déterminer le rôle des macro invertébrés littoraux dans le transfert de méthylmercure (MeHg) dans l'écosystème du lac St Pierre. Le premier chapitre était consacré à la contribution quantitative des invertébrés non consommables («impasses trophiques») au transfert de MeHg vers les poissons. Pour cela, les concentrations en mercure total (THg) et en MeHg chez quatre groupes fonctionnels de macroinvertébrés littoraux (brouteurs, détritivores, prédateurs consommables, prédateurs non consommables) ont été mesurées. Les résultats ont montré que les prédateurs non consommables présentaient les plus fortes concentrations en THg, en MeHg ainsi que la plus forte proportion de MeHg/THg de tous les groupes fonctionnels. La charge (concentration x biomasse) de MeHg des prédateurs non consommables représentait de 10 à 36% du réservoir de MeHg des invertébrés phytophiles. Cette proportion élevée de MeHg séquestrée dans des impasses trophiques pourrait contribuer à expliquer les faibles concentrations en Hg mesurées chez les poissons du lac St Pierre. Nos résultats montrent que les organismes non consommables doivent être pris en compte dans les modèles prédictifs de contamination des écosystèmes par le Hg afin d'éviter de surestimer les quantités de MeHg biodisponibles pour les poissons. Dans le deuxième chapitre, l'objectif était de déterminer les liens entre la source de matière organique (MO) et la contamination au MeHg chez les macro invertébrés littoraux consommateurs primaires. Une approche isotopique a été appliquée pour répondre à cet objectif. Les sources autochtones (épiphytes et macrophytes) étaient majoritaires dans la MO assimilée par les consommateurs primaires, avec une proportion plus faible de MO allochtone (matières particulaires en suspension notamment). Le MeHg/THg chez les macroinvertébrés était corrélé positivement avec les proportions d'épiphytes, alors ces dernières étaient corrélées négativement avec la fraction de Hg inorganique. Cette découverte peut faire supposer que la voie d'entrée principale du MeHg dans les réseaux trophiques littoraux se situe dans les épiphytes. Les consommateurs primaires pourraient alors moduler le transfert de MeHg vers les niveaux trophiques supérieurs suivant qu'ils s'alimentent de sources de MO à forte ou à faible concentration en MeHg. Le troisième chapitre traitait de l'influence du groupe fonctionnel (brouteur, collecteur, fragmenteur, omnivore, prédateur, prédateur-hématophage, piqueur-suceur) et des variables spatiotemporelles (année, mois, station d'échantillonnage) sur la signature de δ¹⁵ N des macroinvertébrés littoraux du lac St Pierre. La station était le facteur le plus important pour expliquer les variations de δ¹⁵ N, suivie du mois d'échantillonnage et du groupe fonctionnel. Les organismes de la rive sud, très influencée par les apports d'azote inorganique agricole avaient des valeurs de δ¹⁵ N plus élevées que ceux de la rive nord qui reçoit des apports du Bouclier Canadien. La signature de δ¹⁵ N des organismes a augmenté d'environ 3‰ durant la période d'échantillonnage, de mai à septembre, soit l'équivalent d'un niveau trophique. L'enrichissement du δ¹⁵ N des herbivores aux prédateurs était en moyenne de 1.6‰, ce qui est inférieur aux 3.4‰ généralement considérés chez les organismes de la zone pélagique. Puisque le fractionnement isotopique n'est pas homogène dans tout le réseau trophique, nous conseillons d'employer des valeurs de fractionnement spécifiques aux niveaux trophiques considérés, afin de mieux reconstruire les réseaux trophiques littoraux. Dans le dernier chapitre, les rôles de l'habitat et de l'architecture des macrophytes sur la biomasse et l'abondance des invertébrés phytophiles étaient étudiés. Nous avons aussi calculé une estimation à l'échelle du lac de la biomasse de macroinvertébrés associée aux différents types d'habitats macrophytiques afin d'estimer les effets quantitatifs de changements de végétation sur les communautés de macroinvertébrés. La biomasse, l'abondance et la richesse des communautés d'invertébrés étaient plus élevées dans les habitats de macrophytes submergées que dans ceux de macrophytes flottantes et émergentes. Les macrophytes avec une architecture complexe n'hébergeaient pas significativement plus de biomasse de macroinvertébrés que celles avec une architecture plus simple. Dans le cas d'une baisse de niveau d'eau du lac St Pierre nous avons prédit que la biomasse totale d'invertébrés phytophiles diminuerait de 16% à l'échelle du lac. Dans les réseaux trophiques littoraux, il apparaît que les flux d'énergie et de MeHg ne sont pas parfaitement superposés. Premièrement, les bas niveaux trophiques constitués par les macroinvertébrés consommateurs primaires sont capables d'effectuer une modulation des flux de MeHg suivant la nature de leurs sources de MO. Deuxièmement, parmi les consommateurs secondaires une proportion non négligeable du réservoir de MeHg ne sera que peu ou pas disponible pour le transfert vers les poissons. La faible différence de δ¹⁵ N entre les consommateurs primaires et secondaires nous permet d'émettre des doutes quant à l'utilité de cet outil en tant que traceur du niveau trophique d'un organisme de la zone littorale comparé au δ¹³ C. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Macroinvertébrés, Zone littorale, Méthylmercure, Réseaux trophiques, Impasses trophiques, Isotopes stables, Milieux humides, Lac St Pierre.

Des conditions d'hypoxie sont couramment rencontrées dans les eaux profondes de l'estuaire du Saint-Laurent, dû à une forte dégradation de matière organique particulaire (MOP) hautement réactive de même qu'à une eutrophisation généralisée de l'estuaire au cours des dernières décennies. On en connaît par contre peu sur la distribution et la composition de la MOP retrouvée dans les sédiments, ainsi que sur les facteurs qui gouvernent sa réactivité dans les différentes zones de l'estuaire. Les nutriments azotés, incluant l'azote organique dissous (AOD), sont un facteur limitant courant pour la productivité primaire estuarienne, et pourtant, l'AOD est presque systématiquement absent des budgets de nutriments estuariens et marins. Dans le Saint-Laurent, les sources et les puits de l'AOD ne sont pas bien définis, et les facteurs qui régulent le relargage benthique de l'AOD, en particulier, sont incertains. La mesure de la composition isotopique des différentes espèces d'azote est utile pour comprendre et quantifier les différents processus liés au cycle de l'azote, dans les sédiments et dans la colonne d'eau (incluant les processus qui affectent l'AOD), mais l'effet de la composition isotopique sur les dits processus, en contrepartie, doivent être éclaircis. En ce moment, aucune étude n'a documenté les liens existant entre la composition isotopique des différentes espèces d'azote et les échanges de nutriments entre les milieux benthique et pélagique estuariens et marins. Dans ce contexte, l'objectif général de cette thèse est de déterminer la composition et la réactivité de la matière organique (MO) dans l'estuaire du Saint-Laurent, d'évaluer son impact sur les flux et les budgets d'azote, puis d'évaluer comment les propriétés isotopiques des espèces d'azote échangées lors des différents flux affecteront le pool d'azote dans la colonne d'eau. Les objectifs spécifiques sont donc, dans un premier temps, de déterminer la distribution de la MOP réactive au long de l'estuaire et du golfe du Saint-Laurent, ainsi que d'explorer les facteurs qui contrôlent cette distribution, tels que les sources de MOP, l'oxygène dissous et les régimes de déposition. Dans un deuxième temps, j'explore ici la distribution et les flux d'azote et de carbone organique dissous (AOD; COD) dans l'eau interstitielle entre les sédiments et la colonne d'eau, ainsi que les différences stœchiométriques qui en découlent, lesquelles sont probablement régulées par la réactivité de la MOP et les conditions environnementales. Le dernier objectif est de suivre la transformation des différentes espèces d'azote organique et inorganique dissous (AOD+AID) dans les eaux interstitielles, puis de déterminer l'effet qu'aura la séquence de reminéralisation-nitrification-dénitrification de l'azote sur le contenu en 15N du pool réactif d'azote dans la colonne d'eau. Pour répondre à ces objectifs, des échantillons provenant de l'eau et des sédiments de l'estuaire du Saint-Laurent ont été collectés lors de deux campagnes au long d'un gradient depuis l'estuaire vers l'océan. La composition en isotopes stables (N et C), le carbone organique total, l'azote total, les acides aminés et le contenu en chlore ont été mesuré dans les sédiments. Ces analyses sont à la base des calculs d'indices de réactivité de la matière organique, de l'indice de dégradation (ID) et de l'indice de chlore (IC) des sédiments. De plus, les nitrates (et nitrites), l'ammonium, le carbone organique dissous (COD) et l'AOD seront mesurés dans les eaux interstitielles des sédiments. Ces variables seront ensuite utilisées pour estimer les flux diffusifs à l'interface eaux-sédiments. Finalement, les compositions isotopiques des NO3- et de l'azote total dissous (ATD) ont été déterminées, et l'effet isotopique associé à leurs flux à l'interface eau-sédiment a été calculé. Les résultats de ce présent travail montrent clairement un gradient de la réactivité de MOP des sédiments et un début d'altération diagénétique au long de l'estuaire du golfe du Saint-Laurent, avec plus de MO réactive dans la partie peu profonde de l'estuaire moyen et dans la zone hypoxique et très productive de l'estuaire maritime. Les analyses de stéréo-isomères des acides aminés ont révélé un couplage entre l'ampleur de la diagénèse et l'accumulation et la préservation sélective de la matière dérivée des membranes de cellules bactériennes dans les sédiments. Le temps d'exposition à l'oxygène des sédiments semble déterminer fortement la réactivité de MO des sédiments dans l'estuaire du Saint-Laurent, plutôt que la source de la MOP. Dans l'ensemble de la zone d'étude, les sédiments représentent une source d'AOD dans la colonne d'eau (de 0,11 à 0,43 mmol m-2 j-1). Les flux d'AOD comptent pour 30 à 64% de la dénitrification benthique totale, et étaient significativement positivement corrélés avec la réactivité de la MO et négativement corrélés avec l'oxygène dissous des eaux recouvrant les sédiments. Les flux de COD étaient relativement constants (2,1 ± 0,1 mmol m-2 j-1) et n'ont pas démontré de patron de variation au long du gradient estuaire-océan, impliquant une partition des éléments prononcée et contrôlée par l'environnement durant l'hydrolyse et la reminéralisation de la MOP durant la diagénèse hâtive des sédiments. L'azote réduit dissous (ARD) des eaux interstitielles et les nitrates étaient tous les deux significativement enrichis en 15N dans les sédiments. Comme dans les autres environnements marins, le fractionnement isotopique biologique de la perte nette d'N fixé due à la dénitrification était à peine exprimé à l'échelle des échanges entre les sédiments et l'eau. Intégrer, pour la première fois, les flux d'ARD (AOD + NH4+) dans les calculs de l'effet isotopique de l'N total des sédiments génère des effets isotopique d'N légèrement plus élevé (4,6 ± 2 %o), qui semblent être contrôlés par la réactivité et la profondeur de pénétration de l'oxygène dans les sédiments. Les valeurs des effets isotopiques de l'N total des sédiments reportés ici sont plus élevés que les valeurs présumées, et occasionnent des incohérences dans le cycle global des isotopes d'N, car ils impliquent un plus grand ratio de dénitrification entre les sédiments et la colonne d'eau et, ainsi un plus grand débalancement du budget global de l'N qu'il n'est actuellement considéré. En résumé, cette étude souligne les liens étroits existant entre le régime de condition de préservation et de sédimentation, la composition et la réactivité de la MO et le remaniement bactérien, ainsi que les échanges de solutés à l'interface eau/sédiment, avec des implications à grand échelle pour l'effet des processus benthiques sur les éléments et le budget isotopique de l'N dans la colonne d'eau des estuaires marins. ______________________________________________________________________________

Dans le cadre des objectifs définis par la Directive Cadre sur l'Eau, ce travail de thèse porte sur la quantification du transfert de micropolluants organiques à la confluence entre la Fensch et la Moselle. Une nouvelle méthodologie a été développée pour déterminer les niveaux d'anthropisation dans les matrices environnementales. Basée sur la quantification exhaustive des marqueurs moléculaires, cette approche permet de comparer les apports naturels et anthropiques et de différencier les apports anthropiques selon leurs origines (combustion, pétrogénétique, eaux usées). Elle est parfaitement appropriée à l'étude de la matière organique des différentes matrices environnementales fournissant des informations beaucoup plus complètes que le dosage de quelques molécules cibles. Appliquée aux sédiments du système Fensch-Moselle, cette approche a permis d'analyser l'évolution des contributions organiques le long de la Fensch ainsi que leur transfert à la confluence avec la Moselle, tout en déterminant les sources principales de contamination. Ce travail souligne l'importance de l'hydrodynamisme sur la sédimentation et la biodégradation des micropolluants organiques. L'étude de ce système a également été l'occasion de développer deux outils utiles pour répondre à des questionnements environnementaux majeurs. Le premier, basé sur la déconvolution de l'unresolved complex mixture, permet de quantifier la masse de produits pétroliers accumulés dans des sédiments. Le second se base sur l'étude de la répartition des micropolluants organiques en phase aqueuse (dissous, colloïdale, particulaire) lors de la mobilisation de sédiments contaminés, permettant d'évaluer leur biodisponibilité.

L'isotope 79Se du sélénium, produit de fission de l'uranium 235, est un radionucléide à vie longue présent notamment dans les déchets nucléaires. Dans le cadre de l'estimation du risque sanitaire et environnemental, les écosystèmes terrestres sont considérés comme des récepteurs possibles de cet élément. Le but de notre étude est de déterminer dans quelle mesure les interactions avec le sélénium et la matière organique du sol et/ou les microorganismes peuvent influer sur les variables qui contrôlent la mobilité et la distribution (solide, liquide, gazeuse) du sélénium dans les sols. Une attention particulière est portée à la dimension temporelle qui demeure un des points faibles des modèles d'évaluation pour les simulations à long terme (plusieurs dizaines-centaines de milliers d'années). <br />La méthodologie développée repose sur le suivi régulier de 3 lots de terre pré-contaminés à de très faibles concentrations de sélénium (2,2.10-9 gSe.g-1sol) et incubés en conditions contrôlées pendant 1,5 an. Une approche multi-paramétrique permet de confronter au cours du temps la mobilité (sorption, désorption, volatilisation) et la distribution sur la phase solide (fractionnement granulo-densimétrique, extractions séquentielles, observations MEB / MET) du sélénium aux propriétés bio-physico-chimiques des lots de terre. L'évolution de l'état organique des lots de terre est clairement observée expérimentalement et modélisée (Roth C). En revanche, cette évolution n'affecte pas significativement la mobilité du sélénium dont la sorption sur la phase solide reste quasi-irréversible (Kd sorption : 20-50 L.kg-1 / Kd désorption : 100-500 L.kg-1). A ce comportement s'ajoutent de nombreux phénomènes transitoires qui peuvent entraîner une remobilisation (i.e. solubilisation et volatilisation) importante de sélénium. Nous mettons ainsi en évidence que (i) l'utilisation d'engrais phosphatés peut conduire à la solubilisation de 30 à 40 % du sélénium sorbé, (ii) la faible volatilisation du sélénium par les microorganismes (~ 0,2 % sur 1,5 an d'incubation) peut être une voie de dispersion non négligeable lorsqu'on considère ce processus sur de très longues échelles de temps et (iii) le transport colloïdal bactérien peut être une source de remobilisation du sélénium qu'il serait nécessaire de mieux caractériser.

Les chondrites ont une Matière Organique héritée du nuage présolaire, ayant subi des processus<br />altérants dans la nébuleuse proto-solaire et sur le Corps Parent (Altération Aqueuse, Métamorphisme<br />Thermique), qui ont perturbé les informations primaires. Le MT subi par les chondrites est ici abordé<br />à partir de la MO, transformée de façon irréversible sous l'effet du MT. La structure de la MO de plus<br />de 30 chondrites (CO3, CV3, UOC) a été quantifiée par spectrométrie Raman et la texture de certaines<br />par HRTEM. Minéralogie et pétrographie ont aussi été considérées. Un nouvel outil d'évaluation interclasse<br />du MT subi par les chondrites est défini : cohérent avec d'autres traceurs (concentration en<br />nanodiamants, pétrographie, composante P3), indépendant de l'AA, sensible à la Température de Pic de<br />Métamorphisme. Une TPM est évaluée pour les chondrites les plus métamorphisées : 330°C (Allende).<br />De nouveaux types pétrographiques sont attribués, les limitations de l'échelle pétrographique actuellement<br />définie soulignées. Une nouvelle est proposée, basée sur un paramètre spectral Raman. Certaines<br />caractéristiques pétrographiques sont réinterprétées. Ce travail montre que les précurseurs organiques<br />des chondrites ordinaires et carbonées (CO3, CV3) sont chimiquement et structuralement proches. Il<br />souligne la nécessité de prendre en compte les processus post-accrétion dans la compréhension des signatures<br />isotopiques (D, 15N), que des échanges isotopiques D-H ont eu lieu sur le CP, que la phase<br />porteuse de l'15N est très sensible aux processus secondaires. L'hypothèse de précurseurs interstellaires<br />de la MO chondritique est ici favorisée.

La coupe forestière s'est beaucoup intensifiée dans les dernières décennies dans la forêt boréale canadienne. L'environnement aquatique est directement affecté par les perturbations de l'environnement terrestre. Ainsi, les coupes forestières pourraient affecter l'ensemble du réseau trophique des écosystèmes lacustres et l'habitat d'alimentation de l'omble de fontaine (Salvelinus fontinalis), l'espèce sportive la plus pêchée au Québec. Cependant, il y a peu d'information traitant des effets de l'exploitation forestière sur les écosystèmes lacustres et leurs populations piscicoles. L'objectif général de ce projet était d'évaluer l'impact des coupes forestières sur le fonctionnement du réseau trophique de l'omble de fontaine dans des lacs de la forêt boréale. Les objectifs spécifiques poursuivis visaient à (1) réaliser une description isotopique de la structure du réseau trophique de l'omble de fontaine avant la coupe forestière ; (2) évaluer l'impact des coupes forestières sur la qualité de l'eau et sur la nature du carbone organique dissous et (3) évaluer l'impact des coupes forestières sur le réseau trophique lacustre et sur l'omble de fontaine basé sur l'analyse des signatures isotopiques du carbone et de l'azote. Pour atteindre ces objectifs, nous avons échantillonné huit lacs en forêt boréale, dans le bassin hydrographique de la Rivière Mistassibi-Est, à environ 215 km de Dolbeau-Mistassini. Les échantillons ont été collectés en juillet 2008, 2009 et 2010. Quatre lacs ont subi les effets de coupes forestières sur leur bassin versant à partir du second été d'échantillonnage (groupe coupé) et quatre autres lacs n'ont subi aucune perturbation lors de l'étude (groupe témoin). Les coupes forestières ont été menées selon la stratégie de la coupe avec protection de la régénération et des sols (CPRS). Tous les lacs ont été échantillonnés avant que ne débutent les coupes forestières (juillet 2008), puis ont été revisités après les coupes (juillet 2009 et 2010). La matière organique d'origine terrestre s'est avérée être la principale source de carbone des invertébrés benthiques dans tous les lacs échantillonnés. L'omble de fontaine dépendait principalement, quant à lui, des macroinvertébrés benthiques prédateurs pour son alimentation (objectif 1). Les activités de coupes forestières semblent avoir un impact à court terme (i.e., une année après la perturbation) sur les concentrations en carbone organique dissous et en phosphore total (objectif 2). Il apparaît cependant que cet impact est atténué deux ans après la perturbation, ce qui suggère que le système lacustre est résilient et donc en mesure de retourner au stade initial. Les activités de coupes forestières n'ont pas affecté la nature du carbone organique retrouvé dans les lacs. Ce carbone est essentiellement d'origine allochtone dans tous les lacs (objectif 2). La principale source de carbone pour les consommateurs benthiques primaires est la matière organique d'origine allochtone (feuilles) autant dans les lacs témoins que les lacs coupés (objectif 3). L'omble de fontaine s'alimente principalement des invertébrés benthiques prédateurs dans les lacs témoins. Cependant, dans les lacs coupés un an après la perturbation, l'omble de fontaine semble s'alimenter principalement du zooplancton plutôt que du zoobenthos. Et deux années après la coupe, l'omble de fontaine retourne à un mode d'alimentation rencontré avant la coupe (objectif 3). Ceci ne fait que confirmer que les lacs étudiés ont une certaine résilience, étant donné que deux années après la coupe, ils sont capables de retourner au même stade qu'avant la perturbation. Ce projet de recherche a contribué à mieux comprendre les interactions de l'omble de fontaine avec les activités sur les bassins versants des lacs qui l'hébergent. Plusieurs résultats de recherche restent à être approfondis. Cependant, deux résultats peuvent contribuer à une meilleure gestion de l'omble de fontaine : (1) les écosystèmes lacustres en forêt boréale, et plus particulièrement l'omble de fontaine, dépendent indirectement de la matière organique produite par les écosystèmes forestiers riverains et (2) il existe une résilience des systèmes lacustres étudiés puisqu'ils retournent à leur état initial deux années après la coupe. Ce projet de recherche a favorisé une approche intégrée des écosystèmes terrestres et aquatiques en regard des coupes forestières en forêt boréale, une approche souvent occultée dans les études centrées sur un seul type d'écosystème. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Coupes forestières, réseau trophique, lac, forêt boréale, omble de fontaine, matière organique, isotopes stables

The effect of the soil organic status (SOS) on the dynamics and impact of a copper contamination was investigated in a coupled field and mesocosm study with a loamy vineyard soil that had been amended with conifer compost (CC) or not amended (NA) during a previous long-term field experiment. Soil mesocosms were contaminated at 240 mg Cu kg-1 and incubated for 24 months. Cu distribution and dynamics were assessed in the solid matrix at the microscale by size fractionation of soils and in the soil solution by measuring total and free exchangeable copper concentrations (Cu2+). Copper bioavailability, CuBio, was also measured with a whole-cell biosensor. The impact of copper on soil bacterial community was evaluated through the monitoring of the amount of copper-resistant bacteria and through the variations in bacterial community structure using ARISA (Automated-Ribosomal-Intergenic-Spacer-Analysis). Results showed that copper distribution, speciation and bioavailability are strongly different in the NA and CC soils, demonstrating that the organic status of soils largely controls the solid and liquid speciation of copper as well as its availability to microorganisms. Cu was shown to be dominantly distributed in the smallest size fractions (<20µm) of both control and amended soils and also in the coarser fraction (>250µm) of the CC soil. The coarser and finest size fractions of the soil are also the ones that release more Cu2+ and CuBio, explaining thus the important amount of Cu-resistant bacteria inhabiting these fractions and the differentiated temporal impact on the structure of soil bacterial community. The distribution of cultivable bacteria varied strongly between the two soils and was found to be well correlated with the distribution of added OM that controls thus bacterial community structure. The preferential impacts of copper observed in the smallest size fractions of the non amended soil demonstrate that copper toxicity and impact is also controlled by the reactivity of the soil fractions. This reactivity controls especially the release and the liquid speciation of Cu and thus bacteria-metal contact. A clear relationship between copper speciation, bioavailability, distribution and impact was established in the present study and will permit better predicting the fate and impact of metals in soils, by accounting for microscale control of metal impact

Cette thèse porte sur l'étude de la transformation de polluants organiques à la surface du sol sous l'effet de la lumière. Deux principaux composés organiques ont été utilisés : une molécule modèle, la phénylbenzo-quinone (PhQ) ; et un pesticide de la famille des carbamates, le carbaryl. Nous avons travaillé sur différents supports : trois supports modèles (silice, sable de Fontainebleau et kaolinite) et sur un sol de la région d'Orange. La phototransformation a été réalisée en utilisant un dispositif qui simule le rayonnement solaire (l>300nm). L'étude des propriétés spectroscopiques de PhQ sur support solide a permis de montrer un élargissement de la bande d'absorption et des effets bathochrome et hyperchrome. Lors de l'irradiation, la concentration et l'épaisseur des films se sont avérés être des paramètres importants à considérer afin de tenir compte respectivement l'effet d'écran et le phénomène de diffusion. Une valeur limite de l'épaisseur égale à 100 μm a été déterminée afin de s'affranchir du processus de diffusion. Le mécanisme de transformation de PhQ s'est avéré être identique à celui observé dans l'eau avec la formation d'un unique produit, la 2-hydroxydibenzofuranne, et la mise en évidence de l'état excité triplet de PhQ. La présence d'eau influence la phototransformation du composé en augmentant la vitesse de transformation. Ceci s'explique par une modification des propriétés d'absorption du support humide qui favorise la pénétration de la lumière. Suite à cette première étude, un travail plus complexe a été entrepris sur la photodégradation du carbaryl à la surface de supports modèles. Le coefficient d'absorption molaire sur la kaolinite et le rendement quantique de transformation ont pu être déterminés pour le carbaryl et d'autres composés organiques. Ceci nous a permis de confirmer l'effet bathochrome, l'effet hyperchrome, ainsi que l'augmentation du rendement quantique : augmentation d'un facteur 10 pour le carbaryl. Les études cinétiques ont montré que la dégradation du carbaryl est effective sur tous les supports. A l'aide des propriétés physico-chimiques des supports, nous avons pu émettre l'hypothèse que la taille des particules contrôle la photodégradation. Celle-ci est plus efficace avec des particules de grande taille, du fait de la meilleure pénétration des photons. Enfin à l'aide d'une étude analytique poussée et de la mise en évidence de la formation de HO* et 1O2, nous avons proposé un mécanisme de photodégradation impliquant des réactions de PhotoFries, de photohydrolyse, de dimérisation et d'hydroxylation. Dans la deuxième partie des travaux sur le sol réel, un protocole original a été mis en oeuvre. Il consiste en un fractionnement préalable du sol suivi d'un traitement chimique afin d'atténuer l'impact de la matière organique. Il a été montré que la dégradation sur le sol et ses fractions est efficace et que la matière organique a un effet bénéfique, à faible concentration, et inhibiteur, à forte concentration, sur la transformation du carbaryl. De plus, le fractionnement a révélé que la photodégradation est d'autant plus importante que les fractions sont constituées de particules de grande taille. Enfin, la formation d'espèces réactives (HO* et 1O2) a été observée systématiquement et plus efficacement pour les fractions sans matière organique suggérant des processus de transformation attribuables à la partie minérale des supports.

Ce doctorat s'intègre dans les programmes OPUR et Piren-Seine et a eu pour vocation d'améliorer les connaissances actuelles sur l'influence des rejets urbains de temps de pluie sur la spéciation et la biodisponibilité des métaux dans les systèmes sous forte pression urbaine tel que la Seine. En effet l'impact des métaux lourds dans le milieu récepteur sur les organismes vivants dépend d'une part de leurs teneurs totales mais aussi et surtout de leur biodisponibilité. Il est généralement admis que la forme biodisponible des métaux lourds pour les organismes vivants est la forme dissoute libre. Les RUTP vont donc pouvoir considérablement modifier la teneur et la biodisponibilité des métaux lourds dans le milieu naturel dans la mesure où ces rejets sont fortement chargés en matière organique dissoute (MOD) qui va influencer considérablement, avec la MOD déjà présente dans le cours d'eau, la spéciation des métaux dans le milieu étant donnée sa capacité à complexer ces derniers et sa tendance à diminuer leur biodisponibilité. La compréhension de l'influence de la MOD sur la spéciation et la biodisponibilité des métaux suppose en outre que l'on connaisse précisément sa composition chimique ou plus exactement ses groupements fonctionnels. C'est pourquoi une partie de ces travaux est consacrée à la caractérisation de la matière organique dissoute d'origine naturelle et urbaine par son fractionnement selon le critère de polarité. Une caractérisation plus fine a été réalisée à l'aide des analyses fonctionnelles permettant ainsi de mieux aborder l'influence de la MOD sur la spéciation et la biodisponibilité du cuivre. Parallèlement à l'étude de caractérisation de la MOD, ce travail s'attache à mieux cerner le rôle de la MOD d'origine urbaine en particulier de la MOD hydrophile sur la spéciation et la biodisponibilité du cuivre. Dans cet objectif, la technique potentiométrique à l'aide d'électrode ionique spécifique ainsi que des biotests de toxicité aiguë (Daphnia magna) ont permis :- d'étudier la complexation du cuivre par les MOD afin notamment de fournir des paramètres de complexations des MOD hydrophiles peu connues jusqu'à présent et ainsi mieux prédire le transport des métaux en milieu urbain.- d'évaluer le rôle protecteur de la MOD d'origine urbaine sur la biodisponibilité du cuivre. Les résultats ont montré que la MOD issue des rejets urbains et rejetée dans le milieu récepteur présente des caractéristiques originales à savoir un fort pourcentage de MOD hydrophile, c'est à dire une faible hydrophobicité et un degré d'aromaticité peu marqué soulignant le caractère peu réfractaire de cette MOD. En revanche une plus grande diversité fonctionnelle de la MOD d'origine urbaine par rapport à la MOD naturelle a été mise en évidence notamment par un taux de structures protéiques très important. Les résultats obtenus vis-à-vis des MOD d'origine urbaine ont montré une réactivité particulière vis-à-vis du cuivre. En effet les rejets urbains ont montré une teneur en sites complexant plus élevée que ce qu'il est observé pour des matières organiques naturelles. Le rôle particulier de groupements amines dans la complexation du cuivre a été mis en évidence. L'approche utilisée pour évaluer la biodisponibilité du cuivre a révélé pour l'ensemble des MOD un effet protecteur vis-à-vis du cuivre sur les organismes vivants. Une corrélation positive de cet effet avec la teneur en eaux usées été mise en évidence, notamment pour les MOD des RUTP et plus particulièrement pour la fraction hydrophile (HPI), signalant ainsi la forte influence de la MOD d'origine urbaine sur la biodisponibilité et la toxicité du cuivre

Submitted by BRUNA GOMES ROSSIN null (brurossin@yahoo.com.br) on 2018-01-16T21:28:42Z No. of bitstreams: 1 tese_rossin__revisada.pdf: 2060097 bytes, checksum: ccf018e79ba7d548495e8a9622085918 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Aparecida Puerta null (dripuerta@rc.unesp.br) on 2018-01-17T17:03:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 rossin_bg_dr_rcla.pdf: 2036057 bytes, checksum: 0b476182ea6a3e7de27d4108efe72124 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-17T17:03:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 rossin_bg_dr_rcla.pdf: 2036057 bytes, checksum: 0b476182ea6a3e7de27d4108efe72124 (MD5) Previous issue date: 2017-11-08 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / L'Amazonie est la plus grande forêt tropicale du monde, principalement en raison de sa biodiversité et contribue par exemple, à la dynamique du climat, séquestration du carbone et la régulation du cycle des éléments nutritifs et de l'eau à l'échelle mondiale. Les sols présents dans cet écosystème ont une participation importante à l'équilibre de l'eau et au transport du carbone. Ainsi, le but de cette étude était de comprendre la répartition des sols dans un micro-bassin d'eau sombre, le comportement des matériaux organiques en mettant l'accent sur les fractions d'acide fulvique et des acides humiques dans système podzolizé de sol en tenant compte des caractéristiques du sol et d'étudier la capacité de complexation des substances humiques avec Cu2 + et Al3 +. Pour cela, conséquent, nous avons utilisé des méthodes classiques de pédologique et des méthodes spectroscopiques, Infrarouge à transformèe de Fourier (FTIR), absorbance UV-visible et Fluorescence Quenching avec le traitement CP / PARAFAC pour atteindre les objectifs: (i) déterminer les étapes de traitement de pedo -paisage à travers l'étude des sols et la distribution spatiale des sols podzolisés et du gleysol dans un bassin versant (ii) caractériser substances humiques et comprendre les schémas de distribution des acides fulviens et humiques dans une séquence de sol podzols le long des profils et dans les horizons du sols en tenant compte des caractéristiques morphologiques, de la texture, du pH, carbone variation total et souterraine dans les horizons des sols d'une séquence de sols podzols; (iii) étudier la capacite de complexation des substances humiques (acides fulviques et humiques) des échantillons de sol de podzols dans le bassin du Alto Rio Negro, en identifiant les composants fluorescents des substances humiques, en évaluant les capacités et les constantes complexantes de ces substances avec les métaux Cu 2+ et Al 3+ et la comparaison avec les groupes fonctionnels avec la fluorescence infrarouge à transformée de Fourier (FTIR).Les résultats indiquent que le courant de masse du micro correspondent à une deuxième génération podzols qui se superposent sur gleysols et caractéristiques de distribution des acides fulviques et humiques sont liées à une partie des caractéristiques du sol telles que la texture et la variation de la nappe phréatique, de ce fait la distribution de substances humiques dans les différences de provaca du sol dans la dynamique de complexation des métaux entre l'acide fulvique et d'acide humique. Ainsi, alors que l'évolution des pédo-paysage n'a pas de lien direct avec les caractéristiques des substances humiques différences géochimiques entre l'acide fulvique et l'acide humique accompagner les transformations des sols présents dans le micro-bassin et sont importantes pour maintenir l'équilibre de pédo- paysage. / A Amazônia é a maior floresta tropical do mundo devido principalmente a sua biodiversidade, e contribui por exemplo, para a dinâmica do clima, sequestro de carbono e regulação do ciclo de nutrientes e água em escala global. Os solos presente neste ecossistema possuem significativa participação no balanço da água e transporte de carbono. Dessa maneira, o propósito deste estudo foi compreender a distribuição dos solos em uma micro-bacia de águas escuras, o comportamento das matérias orgânicas com o foco nas frações de ácidos fúlvicos e ácidos húmicos em sistema de solos podzolizados levando em conta as características dos solos e investigar a capacidade de complexação das substâncias húmicas, com Cu2+ e Al3+. Para tanto foram usados métodos convencionais da pedologia e métodos espectroscópicos, de espectroscopia de absorbância uv-visível infravermelho com transformada de Fourier e fluorescência quenching e o tratamento CP/PARAFAC, para se atingir os objetivos: (i) determinar as etapas de transformação da pedo-paisagem através do estudo dos solos e da distribuição espacial de solos podzolizados e gleisolos em micro-bacia de drenagem; (ii) caracterizar as substâncias húmicas e entender as regras de distribuição de ácidos fúlvicos e húmicos em sequência de espodossolos, ao longo de uma encosta, e nos horizontes ao longo dos perfis dos solos levando em consideração as características morfológicas, textura, pH, C total e variação do lençol freático; (iii) estudar a capacidade de complexação das substâncias húmicas (ácidos fúlvicos e húmicos) de amostras de solos podzóis na Bacia do Alto Rio Negro, através da identificação dos componentes fluorescentes das substâncias húmicas, da avaliação das capacidades e constantes de complexação destas substâncias com os metais Cu2+ e Al3+, e da comparação com os grupos funcionais obtidos com a fluorescência de Infravermelho com transformada de Fourier (FTIR).O resultados indicam que os solos atuais da microbacia correspondem a uma segunda geração de espodossolos que estão superimpondo sobre gleisolos e que a distribuição das características dos ácidos fúlvicos e húmicos estão relacionadas a algumas das características dos solos, como a textura e a variação do lençol freático, consequentemente essa distribuição das substâncias húmicas nos solos provaca diferenças na dinâmica de complexação dos metais entre os ácidos fúlvicos e ácidos húmicos. Portanto, embora a evolução da pedo-paisagem não tenha relação direta com as características das substâncias húmicas as diferenças geoquímicas entre os ácidos fúlvicos e ácidos húmicos acompanham as transformações dos solos presentes na micro-bacia e são importantes para a manutenção do equilíbrio da pedo-paisagem. / The Amazon is the largest rainforest in the world especially because of its biodiversity, and for instance, it contributes to the climate dynamic’s, carbon sequestration and regulation of nutrients and water cycle in global scale. The soils present in this ecosystem have significant participation in water balance and carbon transport. Therefore, the purpose of this study is to understand the behavior of fulvic and humic acid fractions in a podzolized soils system, taking into account soils characteristics and to investigate the complexing capacity of Cu + 2 and Al + 3. For this purpose, conventional pedology and spectroscopic methods, Uv- Visible absorbance Spectroscopy, Fourier Transform Infrared Spectrometry (FTIR) and Quenching Fluorescence using the CP/PARAFAC treatment were used to achieve the objectives: (i) to determine the stages of transformation of the pedo-landscape through the study of soils and the spatial distribution of podzolized soils and gleysol in a drainage basin; (ii) to characterize SH and to understand the distribution patterns of fulvic and humic acids in a podzolized soil sequence along a slope and in the horizons along the soil profiles taking into account the morphological characteristics, texture, pH, carbon total and groundwater variation in the horizons of the soils of a sequence of podzols soils; (iii) to study the complexing capacity of humic substances (fulvic and humic acids) of podzol soils samples in the Alto Rio Negro Basin, by identifying the fluorescent components of humic substances, evaluating capacities and complexing constants of these substances with the Cu 2+ and Al 3+ metals, and the comparison with the functional groups obtained with FTIR. The results indicate that the current soils of the micro-basin correspond to a second generation of podzol soil that are superimposing gleysols, and that its distribution characteristics of fulvic and humic acids are related to some of the soils characteristics, such as texture and variation of the water table, consequently this distribution of the humic substances in the soils causes differences in the metals complexing dynamics among fulvic and humic acids. Therefore, although the evolution of the soilscape has no straight connection with the characteristics of the humic substances and the geochemical differences among fulvic and humic acids follow the soils transformations present in the micro-basin and are important to the maintenance of the soilscape balance.