Les activités anthropiques ont apporté des changements majeurs à notre système global. Par ailleurs, la matière organique dissoute(MOD) du littoral a une grande influence sur le cycle global du carbone et donc sur le changement climatique. L'apport côtier enMOD représente la matière organique terrestre. Les rivières urbanisées sont fortement impactées par la MOD anthropiqueprovenant des usines de traitement des eaux usées. La MOD chromophorique est un sous-groupe de la MOD qui peut absorber lalumière. La MOD fluorescente est à son tour un sous-groupe de la MOD chromophore. Le signal de fluorescence de la MODanthropogénique dans la zone côtière n'est pas bien caractérisé et évalué dans la littérature. Les dégradations induites parphotochimie et les changements au niveau moléculaire sont peuvent de plus influencer la MOD. Dans la présente étude, plusieursexpériences d'irradiation solaire ont été menées avec plusieurs modes de filtration de mélange d’eau de rivière, d’eau de mer et d'uneffluent de station de traitement des eaux usées dans le but de trouver un signal spécifique de fluorescence comme un traceur de laMOD anthropique en utilisant les matrices d'émission d'excitation de la spectroscopie de fluorescence (EEMs) couplées à latechnique statistique chimiométrique de l'analyse factorielle parallèle CP/PARAFAC. Un modèle de régression multilinéaire a étédéveloppé entre la contribution des composantes CP/PARAFAC et la composition du mélange. La cinétique des paramètres derégression multilinéaire a également été étudiée. Des suivis géographiques de l'évolution du signal de fluorescence dans la rivièreGapeau jusqu'à la mer ont été menées ainsi qu’une étude temporelle du signal de fluorescence. Le modèle de régressionmultilinéaire développé a été appliqué pour modéliser les résultats des expériences de champs géographiques et temporelles. Lesrésultats ont montré que le modèle de régression multilinéaire est excellent. Par contre la recherche d'un signal ou d'une signaturede fluorescence spécifique pour l'eau de rivière, les stations d'épuration des eaux usées ou l'eau de mer n'a pas pu être réalisée dansce travail. Dans la zone côtière affectée par l'homme, les matières organiques fluorescentes résiduelles proviennent principalementsinon uniquement de l'usine de traitement des eaux usées, et aucun signal spécifique provenant de l'eau de mer n'a pu être détectéprès de la côte. / Anthropogenic activities have done major changes to our global system. The coastal dissolved organic matter has great influenceon the global carbon cycle and hence climate change. The riverine input of dissolved organic matter represents the terrestrialorganic matter. Urbanized rivers is greatly impacted by the anthropogenic dissolved organic matter coming from wastewatertreatment plants . Chromophoric dissolved organic matter is a subgroup of the dissolved organic matter which can absorb light.Fluorescent dissolved organic matter in turn is a subgroup of the chromophoric dissolved organic matter .The fluorescence signalof the anthropogenic dissolved organic matter in the coastal zone is not well characterized and evaluated in the literature.Photochemically induced degradations and changes at the molecular level is considered to be a great process which could influencethe dissolved organic matter . In the present study, Laboratory mixing experiments several sunlight irradiation experiments wereconducted with several modes of filtration of three endmember mixing components ( River water, Sea water , wastewater treatmentplant effluent discharge) with the objective of finding a specific signal of fluorescence which could be a tracer of the anthropogenicdissolved organic matter through using the fluorescence spectroscopy excitation emission matrices (EEMs) coupled with thechemometric statistical technique of Parallel Factor analysis CP/PARAFAC. Moreover, multilinear regression model between thecontribution of CP/PARAFAC components and two content fraction of River water and Seawater endmember was developed. Inaddition the kinetics of the multilinear regression parameters were investigated. On top of that , geographical investigations of theevolution of fluorescence signal in the Gapeau river till the sea were conducted. Furthermore, Temporal investigation of thefluorescence signal for four water points in the pathway of Gapeau river were done. The multilinear regression model developedwas applied to model the results of the geographical and temporal field experiments. Results have shown that Multilinearregression model for contribution of CP/PARAFAC components is excellent and could be done for the three endmembers. Inaddition the search for specific fluorescence signal or signature for river water, wastewater treatment plants and sea water couldn’tbe done in this work. In human impacted coastal zone, residual fluorescent organic matter come from wastewater treatment plant,and no specific signal from sea water could be detected near the coast.

La matière organique dissoute chromophorique (CDOM) est une fraction significative du pool global de matière organique dissoute (MOD) dans les océans. La CDOM absorbe une partie de la lumière dans le domaine du rayonnement ultraviolet (UV-R) et du visible. Une fraction de cette CDOM peut émettre une fluorescence lorsqu'elle est excitée par un UV-R. Cette fraction est alors appelée matière organique dissoute fluorescente (FDOM). La CDOM a donc d'une part, un effet positif, en protégeant les cellules contre les dommages causés par les UV-R, mais d'autre part, un effet négatif en réduisant la quantité de radiation disponible pour la photosynthèse. Les propriétés optiques de la CDOM, particulièrement sensibles aux processus physiques (abiotiques) et biologiques (biotiques), renseignent sur l'intensité des processus biogéochimiques en milieux aquatiques. Des suivis de la dynamique de la CDOM en zones côtière et hauturière en Méditerranée Nord occidentale ont permis de décrire différentes tendances temporelles claires, qui vont d’une faible à une forte saisonnalité et qui peuvent être découplées des variations du pool global de MOD caractérisé par les concentrations en carbone organique dissous (COD). Dans les zones tempérées, les événements météorologiques conduisent à des changements beaucoup plus brusques dans la frange littorale que dans l’océan, où les variations tendent à être plus progressives au cours de l'année. En outre, l'apport de nutriments et de polluants dans les zones côtières est fortement influencé par l'activité anthropogénique et ces entrées ne suivent pas nécessairement de tendances saisonnières nettes. Dans la présente étude qui effectue un premier bilan de la distribution et du devenir de la CDOM/FDOM aux stations d'observation à long terme du laboratoire Arago (stations côtière SOLA et hauturière MOLA) à partir respectivement d'un suivi hebdomadaire et mensuel, nous nous sommes attachés à extraire un signal cohérent et une variabilité claire des sources des différentes fractions de la MOD entre février 2013 et avril 2014 ceci, de manière à mieux comprendre les rôles respectifs des facteurs biotiques et abiotiques. Nos observations ont ensuite pu être replacées dans un contexte synoptique d'évolution climatologique des écosystèmes méditerranéens. / Chromophoric dissolved organic matter (CDOM) is a major fraction of dissolved organic matter (DOM). CDOM absorbs light over a broad range of ultraviolet (UV-R) and visible wavelengths. A small fraction of CDOM can emit fluorescence when excited by ultraviolet radiation; so called fluorescent dissolved organic matter (FDOM). CDOM plays a key role in regulating light penetration into the ocean, absorbing high-energy electromagnetic spectrum (visible and ultraviolet light) waves. On one hand, it protects aquatic organisms of potential photo-damage; in the other hand it induces a negative effect by reducing light for photosynthesis. The optical properties of the CDOM are sensitive to biological (biotic) and physical (abiotic) processes and for this reason the colored matter can provide valuable information about the biogeochemical processes in aquatic environments. CDOM monitoring in Mediterranean coastal areas has shown different temporal trends, which go from weak to strong seasonality. Interestedly, these temporal trends were uncoupled with those of the total dissolved organic carbon. In temperate areas, episodic meteorological events can induce much more abrupt changes in the littoral than in the open sea, where changes tend to be more gradual along the year. In addition, the input of nutrients and pollutants in coastal areas is strongly influenced by the anthropogenic activity on land, and those inputs do not necessarily follow seasonal trends. In the present study, weekly and monthly samplings were performed to investigate the temporal variability in SOLA and MOLA stations, respectively. The fluctuation of different fractions of dissolved organic matter (DOM) was evaluated from February 2013 to April 2014 and referred to long time-frame databases of SOLA and MOLA stations. Inorganic nutrients and chlorophyll shown the classical seasonal patterns, with a winter period characterized by an enrichment of surface waters favoring the spring bloom, followed by a calm period that allows the summer stratification and the depletion of nutrients in the photic zone. The stratification extended until autumn winds and low temperatures eroded the thermocline. In contrast, colored DOM fractions did not follow a clear temporal trend. Interestingly, dissolved organic carbon (DOC) exhibited the highest variability in summer, when the rest of parameters showed minimum variations. To explain this mismatch we proposed a sequence of abiotic and biotic phenomena driving the DOC dynamics. In the suggested conceptual frame, DOC dynamics depended strongly on episodic meteorological events (winds, rains, etc.) along the year, except in summer, where the biological factors were more relevant. In order to better understand the influence of biological factors, we examined the temporal trends of phytoplankton composition in relation to those of the different colored DOM fractions. We found that both phytoplankton and CDOM were strongly influenced by abiotic factors such as the intrusions of fresh waters, the vertical mixing due to convection and the light exposure. However we did not find a correlation between any of the CDOM fractions and any of phytoplankton groups. In addition, we use the dust deposition database of ADEPT project (ICM-CSIC, Barcelona) to investigate the potential role of atmospheric deposition in the CDOM temporal variability, and also performed two dust addition experiments with natural plankton communities collected in the Catalan coast.

京都大学 / 新制・課程博士 / 博士(工学) / 甲第23179号 / 工博第4823号 / 新制||工||1754(附属図書館) / 京都大学大学院工学研究科都市環境工学専攻 / (主査)教授 田中 宏明, 教授 清水 芳久, 講師 中田 典秀 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Philosophy (Engineering) / Kyoto University / DFAM