Cette these presente l'evolution temporelle des concentrations en metaux lourds (pb, cd, zn et cu) mesurees dans les neiges de Summit (Groenland central) deposées entre 1773 et 1992. Les resultats obtenus mettent en evidence que les activites industrielles ont largement pollue la troposphere de l'hemisphere nord a l'echelle globale. Pour le plomb, nous confirmons et completons pour la premiere fois l'augmentation d'un facteur 200 depuis les niveaux naturels (il y a 8000 ans) observé pour les neiges du milieu des années 1960, mise en evidence par c. Patterson et ses collègues en 1969. L'augmentation observee pour les autres metaux (8 fois pour cd, 5 et 4 fois pour zn et cu) montre pour la première fois l'émergence de la source anthropique sur la période 1773-1970. Malgrè la décroissance très nette des concentrations en plomb (6.3 fois), en cadmium (2,3 fois) et en zinc (1.7 fois) observée sur la periode 1970-1992, les teneurs actuelles en métaux lourds des neiges du Groenland central sont encore supérieures aux concentrations observées pour les glaces de l'Holocène, ce qui prouve que les cycles atmosphériques biogéochimiques sont toujours largement dominés par les émissions d'origine humaine.

L'analyse des éléments traces dans les carottes de glace profondes provenant des régions polaires apportent de précieuses informations environnementales sur les sources naturelles de ces éléments, le transport longue distance de ces éléments et les mécanismes de dépôts des aérosols au cours du Quaternaire récent (les dernières centaines de milliers d'années). Dans cette étude, nous avons mesuré de nombreux éléments traces (Li, Mg, V, Cr, Mn, Co, Cu, As, Rb Sr, Cd, Ba, Ir, Pt, Hg (incluant MeHg et Hg2+), Pb (et les isotopes du Pb), Bi et U) dans diverses sections de trois carottes de glace profondes qui ont été forées en Antarctique et au Groenland dans le cadre de programmes internationaux: la carotte de Dome C/EPICA (derniers -220,000 ans), la carotte de Vostok (derniers -410,000 ans) et la carotte de GRIP (derniers -100,000 ans). Les analyses ont été réalisées en salle blanche par spectrométrie de masse à secteur magnétique couplée à un plasma induit (ICP-SFMS), par spectrométrie de masse à ionisation thermique (TIMS) et par spectrométrie de masse à temps de vol couplée à un plasma induit. Les résultats obtenus pour Ir et Pt montrent des preuves des retombées passées des produits de vaporisation et de recondensation des poussières météoritiques, vers les carottes polaires. Les flux de retombées des dérivés de poussières météoritiques ont été utilisés pour estimer le taux d'accrétion passés des particules interplanétaires sur la planète Terre. Le but étant également d'identifier d'anciens changements de la circulation atmosphérique Antarctique telle qu'une plus forte subsidence vers le plateau Antarctique de l'Est au cours des périodes climatiques froides.

L'objectif essentiel de cette étude était d'obtenir les premIeres séries temporelles de nombreux métaux lourds dans les neiges et glaces de haute altitude des Alpes au cours des derniers siécles. Pour ceci, nous avons mesuré une vingtaine de métaux lourds dans 24 sections de la carotte du Dôme du Goûter et 11 sections de la carotte du Colle Gnifetti. Ces métaux lourds ont été analysés par plusieurs méthodes analytiques différentes. Ces séries temporelles doivent permettre de mieux comprendre et appréhender les changements des sources tant naturelles qu'anthropiques de ces métaux à une échelle régionale, au niveau de l'Europe. Les carottes de glaces étudiées proviennent de deux glaciers éloignés d'environ 80 km l'un de l'autre. Malgré cette proximité les sources anthropiques sont certainement différentes pour ces deux glaciers. Ainsi les précipitations dans le massif du Mont Rose sont chargées en polluants provenant essentiellement des les émissions du Nord de l'Italie alors que les précipitations dans le massif du Mont blanc sont plus sensibles aux émissions françaises (Maupetit, 1994). De plus les glaciers ont des taux d'accumulation de neige (et ont donc des résolutions temporelles) trés différents. Au Dôme du Goûter le taux d'accumulation est trés important (environ 3 mètres d'équivalent en eau par an) et les chutes de neige sont bien préservées (peu de perturbation par le vent). Cette carotte se préte donc bien à une étude détaillée mais elle ne donne pas accès à de la glace très anciennne. Au Colle Gnifetti les choses se présentent différemment car l'accumulation de neige (seulement 30 centimètres en équivalent d'eau par an) y est beaucoup plus faible et certaines chutes de neiges hivernales sont soufflées par le vent. La saisonnalité n'est donc pas forcément bien préservée puisque par endroits les précipitations hivernales sont manquantes. Il y a donc aussi un risque de sous-estimation des apports. Une étude détaillée devient ainsi plus délicate, mais nous avons accès à de la glace beaucoup plus ancienne. Un premier point était donc de mieux comprendre les paramètres qui déterminent la teneur en impuretés dans la neige déposée sur ces glaciers. Nous avons effectué cette étude uniquement dans les glaces du Dôme du Goûter car la très grande accumulation et la bonne préservation nous a permis une étude détaillée sur une année complète d'accumulation. Nous avons ensuite étudié l'évolution générale des concentrations pour les métaux présentés précédemment. Afin de pouvoir faire une première. interprétation de nos données nous avons réuni des informations sur la production de ces métaux et les estimations d'émissions naturelles et anthropiques. Gràce à ceux-ci nous avons essayé d'évaluer l'importance de la perturbation des cycles des métaux par les rejets anthropiques. Pour certains métaux (Pb, Cd, Cu, Al, Zn, Sb) nous avons pu comparer nos données avec des études faites au Groenland ou avec d'autres types d'archives. Pour beaucoup de métaux, il n'existait pas d'études comparables et nous avons donc établi leurs première séries temporelles. Souvent mème, nous n'avons pu trouver d'inventaires d'émissions. Pour le plomb nous avons pu faire une étude plus approfondie gràce aux mesures des rapports isotopiques et des organo-métaux. Ainsi il a été possible d'identifier certaines sources d'émissions pour ce métal.