L'objectif de cette étude multimarqueurs est de fournir une meilleure compréhension du rôle joué par le système d'upwellings du Benguela vis à vis de la séquestration du carbone au cours des deux derniers cycles climatiques.<br />Les sédiments de la pente continentale namibienne sont riches en matière organique (MO) bien que les processus sédimentaires soient exclusivement hémipélagiques. La première partie de ce travail consiste en la détermination des mécanismes de préservation qui ont participé à la fossilisation de la MO dans la colonne d'eau et le sédiment et leur distribution du haut en bas de pente, au large de Lüderitz (25°6S). Les analyses moléculaires, spectroscopiques, pétrographiques et les pyrolyses révèlent que l'enfouissement de carbone organique était plus efficace pendant les périodes glaciaires du fait de flux de MO accrus vers le sédiment. Ces flux agissent positivement sur l'initiation de mécanismes de fossilisation tels que la sulfuration naturelle. Par ailleurs, des associations organo-minérales dans la colonne d'eau ont probablement été responsables de la protection pendant le transport d'une quantité non négligeable de MO, et assuré son accumulation sur la pente inférieure.<br />Les teneurs en carbone organique varient au rythme des cycles glaciaires-interglaciaires. La deuxième étape de l'étude est donc consacrée à l'estimation des effets des variations climatiques sur la paleoproductivité et les flux exportés. L'étude des signaux d15N, de la taille des particules lithogéniques et des contenus terrigènes et biogènes des sédiments montre que la productivité, soutenue par l'apport de nitrate en surface, n'est que partiellement controllée par la force des alizés. Les advections de masses d'eaux Angolaises, Indiennes et l'utilisation des nutriments en Antarctique conditionnent l'alimentation en nitrate et silicium, le rendement et la nature de la production primaire de l'upwelling à l'échelle des cycles climatiques.

L'importance de la matière organique dans les milieux aquatiques naturels est évaluée et modélisée de différentes manières, depuis le milieu océanique côtier aux rejets urbains en eau douce.

L'étude visait principalement à caractériser le Cénomano-turonien du bassin sénégalais et d'aires voisines (Tarfaya, Maroc). L'approche mise en jeu, principalement fondée sur l'analyse de la matière organique par diverses méthodes géochimiques et pétrographiques, a permis de réaliser une reconstitution paléoenvironnementale de la zone d'étude. Celle-ci se singularise avant tout par un fort détritisme et de mauvaises conditions de production et de préservation d'une matière organique marine et continentale. <br /> <br />Les conditions de genèse et d'accumulation des hydrocarbures ont fait l'objet d'une modélisation 2D. La genèse a débuté vers la fin du Crétacé et l'expulsion à l'Eocène. La tectonique post-rift a permis le développement de structures en "Rollover". Des hydrocarbures ont pu s'y piéger après migration suivant les failles normales.

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 Ferralsols se caractérisent par une microstructure très développée dont dépend étroitement leur fertilité. Cette microstructure repose sur des microagrégats très stables, de 50 à 800 µm de diamètre. Sous végétation naturelle comme sous pâturage, la densité apparente des sols, la taille et le mode d'assemblage des microagrégats, ainsi que la caractérisation de la matière organique, ont permis de mettre en évidence d'importantes variations avec la profondeur. Nous avons établi une typologie du mode d'assemblage des microagrégats ainsi qu'un modèle mettant en relation structure et porosité. La matière organique se singularise, en pyrolyse, par une composante de haute température, d'origine conjecturale, mais très probablement due à un effet de matrice minérale. L'ensemble des variations observées ne peuvent a priori s'expliquer par des différences d'usage du sol, mais plutôt grâce à l'activité des insectes sociaux qui sont vraisemblablement à l'origine des microagrégats.

La dégradation de la qualité physique des sols est un problème couramment rencontré dans les agrosystèmes, comme par exemple dans le cas des systèmes de culture légumiers de plein champ en Bretagne. L'altération de la structure du sol pose à la fois des problèmes d'ordre agronomiques (circulation de l'eau et des gaz, levée des plantules, propagation des agents pathogènes) et environnementaux (érosion et ruissellement de surface). Une méthode possible de remédiation et d'amélioration des situations dégradées est d'utiliser des produits organiques comme amendements. L'effet propre de l'amendement en fonction de ses caractéristiques initiales est encore mal connu.<br />L'objectif de ce travail est d'étudier les relations entre les caractéristiques initiales des matières organiques exogènes et leur effet sur la stabilité structurale du sol, propriété physique du sol définissant la résistance de la structure aux contraintes physiques.<br />Une première partie de cette étude a consisté à établir les relations entre évolution de la stabilité structurale mesurée selon la procédure proposée par Le Bissonnais (1996) et différents agents agrégeants biologiques (polysaccharides extraits à l'eau chaude, longueur d'hyphes, biomasse microbienne) au cours de la décomposition de produits organiques en conditions contrôlées. La stabilité structurale évolue au cours du temps en fonction du test utilisé pour mesurer la stabilité structurale et des produits en cours de décomposition. La concentration en polysaccharides extraits à l'eau chaude est particulièrement corrélée avec la stabilité structurale à l'humectation lente. La longueur des hyphes mycéliens est reliée à la stabilité structurale à l'humectation rapide et à la désagrégation mécanique. Les produits induisant une forte activité biologique de décomposition ont un effet plus important sur la stabilité structurale que les produits se décomposant peu.<br />Dans une deuxième partie, nous mettons en relation les caractéristiques initiales des produits organiques, les dynamiques de décomposition et les évolutions des facteurs agrégeants et de la stabilité structurale. La qualité des matières organiques apportées sont mesurées par différentes méthodes (analyse proximale Van Soest, Pyrolyse GC/MS, attaque enzymatique, C/N, sucres solubles). A partir de cette description, une expression de la stabilité structurale à l'humectation lente a été proposée à partir de la concentration en lignine Van Soest, hémicellulose + cellulose Van Soest et sucres solubles.<br />L'évolution de la stabilité structurale est ensuite mesurée au cours de la décomposition des mêmes produits organiques utilisés au laboratoire, cette fois dans les conditions d'un essai au champ pendant 2 années. La hiérarchie entre les produits est respectée entre le laboratoire et le champ, bien que les effets soient moins importants. On observe aussi des arrières effets importants la seconde année d'étude.<br />Dans la dernière partie de cette étude, nous proposons un modèle de prédiction de la stabilité structurale à l'humectation lente à partir des caractéristiques initiales des produits organiques. Ce modèle prend en compte les facteurs climatiques et la disponibilité de l'azote minéral dans le sol et simule l'effet d'un apport organique sur la stabilité structurale à un pas de temps journalier pour des conditions de plein champ. Il permet de bien décrire les résultats

L'objectif de ce travail est de comparer la rétention de deux herbicides, l'isoproturon et le diflufénicanil, et d'un métabilite de l'isoproturon l'isopropylaniline, pour trois occupations de sols contrastées: un sol cultivé, un sol souis bande enherbée et un sol forestier. Pour chaque sol, différentes fractions granulométriques ont été isolées. sur chaque sol et chaque fraction, la sorption et la desorption des trois molécules ont été caractérisées. La rétention des molécules est plus élevée dans les sols enherbés et boisés que dans les sols cultivés. Des différences significatives des coefficients Koc entre les horizons superficiels sous culture, parairies et forêt, suggèrent que le nature des matières organiques (MOS) est en cause dans les différences observées. Les matières organiques particulaires ont des capacités de rétention particulièrement élevées vis à vis des trois molécules étudiées. Les résultats montrent que l'aromaticité des MOS, leur caractère hydrophobe et leur surface spécifique sont les principaux paramètres régulant les capacités de sorption des pesticides étudiés.

La matière organique (MO) des sols est un réservoir important de carbone sur Terre. Le stock de MO dépend de facteurs biologiques, ainsi la MO des sols constitue le compartiment du cycle global du carbone le plus sensible aux perturbations anthropiques, mais aussi climatiques. Lors de sa biodégradation, la MO représente une source de CO2 atmosphérique, aussi une meilleure connaissance de sa structure et de sa dynamique est nécessaire afin de pouvoir modéliser et prévoir les variations de CO2 atmosphériques liées à des modifications du milieu. Différents pools cinétiques ont été distingués au sein de la MO des sols dont les temps de renouvellement varient de la dizaine d'année au millénaire. Les pools aux temps de résidence les plus importants forment un stock de carbone stable peu soumis aux perturbations. La détermination qualitative et l'estimation quantitative de ce stock de carbone reste encore à améliorer. Au cours de ce travail, nous nous sommes intéressés à la structure et à la dynamique des lipides, qui sont souvent considérés comme relativement stables, et à une fraction chimiquement réfractaire, obtenue à la suite d'un protocole comprenant des hydrolyses acides et basiques. Cette fraction est susceptible de présenter également une résistance à la biodégradation. Pour cela, nous avons étudié deux sols sableux (podzols) des Landes appartenant à une chronoséquence: un sol forestier ayant été converti à la culture de maïs. La détermination de la composition lipidique dans trois fractions granulométriques (sable, limon et argile), notamment par CG-SM, de ces deux sols a permis d'accéder à de nombreuses informations tant sur leur source que sur leur dynamique. Les méthodes spectroscopiques (RMN 13C, IRTF) associées à des méthodes pyrolytiques et à des oxydations chimiques ont fourni des renseignements sur la composition chimique de la matière organique réfractaire (MOR) et sa structure. La comparaison des deux sols a révélé une influence de la mise en culture du sol forestier sur les lipides ainsi que sur la MOR. De plus l'utilisation du marquage naturel par le carbone 13 a permis d'obtenir des données sur la dynamique tant de la matière organique du sol, que des lipides ou de la MOR.

Les écosystèmes aquatiques sont un récepteur privilégié des micro-polluants. Ils contiennent aussi des matières organiques (MO) naturelle ou anthropiques. Les interactions entre les contaminants et les MO déterminent en grande partie la biodisponibilité des polluants. Par le passé, de nombreux travaux ont été consacrés à l'étude des interactions entre les contaminants et les MO humiques, très hydrophobes et non dégradables. Cependant, les MO des milieux anthropisés sont généralement plus hydrophiles et sujettes à la dégradation bactérienne. Ce travail s'intéresse à l'influence des MO des milieux anthropisés sur la biodisponibilité des Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP) et l'évolution de cette influence au cours de la biodégradation des MO. Une mise en évidence expérimentale en laboratoire et in situ et une modélisation de l'influence de la MO sur la biodisponibilité des HAP et de son évolution au cours de la minéralisation bactérienne sont proposées.

Le compostage est un procédé de traitement et de valorisation des déchets organiques qui reproduit en accéléré le processus d'humification de la matière organique (Mo) dans les sols. Actuellement en France, seulement 7 % des déchets urbains sont compostés, alors que la part organique représente 50 % des 47 millions de tonnes produites annuellement. Les composts sont avant tout utilisés en agriculture pour augmenter ou entretenir les teneurs en MO des sols, et le niveau de stabilité de leur MO conditionne leur comportement après incorporation au sol. Notre projet se proposait d'étudier l'évolution des caractéristiques de la MO de composts au cours du compostage, en la reliant à leur origine (nature des déchets compostés et procédé de compostage), et d'en déduire leur aptitude à entretenir le stock de MO d'un sol (valeur amendante). Les conséquences de la biodégradabilité résiduelle des composts sur la disponibilité potentielle de l'azote ont été également étudiées. Une dizaine de composts issus de plates-formes de compostage industrielles, comprenant des composts de déchets verts. des co-composts de déchets verts et boues, des composts de biodéchets (fraction fermentescible des ordures ménagères collectée sélectivement), et des composts d'ordures ménagères résiduelles (après collecte sélective des emballages propres et secs), ont été échantillonnés après trois, quatre et six mois de compostage. Afin de s'affranchir de la variable procédé de compostage, des composts ont également été élaborés en réacteurs de laboratoire à partir d'un procédé unique de compostage d'une durée de 3 mois et des proportions variables de déchets verts, biodéchets, et papiers-cartons. Une gamme de cinq classes de stabilité de la MO des composts a été définie sur la base de la minéralisation résiduelle du carbone des composts étudiés au cours d'incubations dans un sol de référence. La caractérisation de la Mo des composts a été réalisée à partir de fractionnement chimique (extraction des acides humiques et fulviques) et biochimique (composition en lignine, cellulose, hémicellulose, substances solubles), et par analyse en spectrométrie infrarouge à transformée de Fourier (IRTF), et a permis d'interpréter les différences de vitesse de stabilisation. Le degré de maturité étant défini par le niveau de stabilisation de la MO des composts, le classement de stabilité défini précédemment a servi de référence pour la validation d'indicateurs de maturité. Au cours du compostage, les composts évoluent vers des produits aux caractéristiques de plus en plus proches, indépendantes de leur origine, mais les vitesses de stabilisation dépendent de l'origine des composts. On observe généralement une disparition rapide de la cellulose quand l'azote n'est pas facteur limitant. La dégradation plus lente de la lignine par rapport à la MO totale conduit à son enrichissement relatif au cours du compostage. Les mesures IRTF confirment l'augmentation du rapport d'aromaticité au cours du compostage. La prédominance dans les déchets initiaux, de déchets verts par nature riches en lignine, entraîne la stabilisation rapide de la MO des composts, que le procédé soit accéléré ou non. Les caractéristiques de la MO de ces composts évoluent peu entre trois et six mois de compostage. A l'opposé, la prédominance dans les déchets initiaux, de papiers par nature riches en cellulose, requiert une durée de compostage plus longue pour arriver à des composts stabilisés, sans doute en raison d'un déficit en azote. De ce fait, les composts d'ordures ménagères, plus riches en papiers -cartons, sont encore instables au bout de trois mois, et nécessitent au moins six mois de compostage, avec retournements réguliers, pour se stabiliser. L'influence des biodéchets sur la vitesse de stabilisation des composts n'a pas pu être mise en évidence, car ils ne représentent qu'une faible proportion de la masse sèche des mélanges initiaux. A partir du fractionnement biochimique, on définit l'indice de stabilité biologique (ISB) des composts, indicateur de la proportion de matière organique susceptible d'entretenir la MO des sols. Pour les composts de déchets verts, la faible augmentation de leur ISB couplée à la minéralisation de leur MO au cours du compostage, se traduit par une légère diminution de leur valeur amendante en fin de compostage. En revanche, l'importante stabilisation de la MO des composts d'ordures ménagères au cours du compostage entraîne une augmentation de leur valeur amendante entre trois et six mois qui reste toutefois plus faible que celle des composts de déchets verts. La biodisponibilité potentielle de l'azote des composts, évaluée à partir d'incubations de mélanges sol-compost apparaît faible. L'azote des composts stabilisés se minéralise lentement. L'incorporation au sol des composts instables provoque une forte immobilisation de l'azote du sol, suivi d'une phase de minéralisation à des vitesses supérieures à celles observées avec les composts stables. Parmi les indicateurs de maturité étudiés, le rapport d'humidification (RH=CAH/CAF) est le seul indicateur chimique fiable, un RH inférieur à 1 désignant un degré de maturité faible, et un RH supérieur à 1.3 désignant un degré de maturité élevé. Le test d'auto-échauffement est le test de terrain le plus pertinent. Ces deux indicateurs permettent d'évaluer de façon fiable le degré de stabilisation des composts, et d'en déduire des conseils sur leur période d'apport, en tenant compte des risques d'immobilisation de l'azote dans les sols liés à leur utilisation