Titre de l'écran-titre (visionné le 11 janvier 2024) / Ce mémoire vise à mesurer la distribution verticale de plusieurs espèces chimique du cycle du soufre dans la colonne d'eau et l'eau porale de deux lacs dont la géochimie est contrastée. À cette fin, une méthode pour la stabilisation et l'analyse des polysulfures inorganiques a été adaptée pour de petits volumes d'échantillons (~2 mL). Deux campagnes d'échantillonnage ont été menées. La première, en juillet 2021, au cours de laquelle la méthode de stabilisation et d'analyse des polysulfures inorganiques a été validée sur des échantillons de la colonne d'eau et de l'eau porale des sédiments du Lac Holland qui se situe en Gaspésie dans le sud-est de la province canadienne du Québec. Ce lac dimictique au couvert de glace saisonnier développe une anoxie sous la thermocline durant l'été. Il a été sous l'influence d'émissions atmosphériques d'une mine de cuivre proximal de Murdochville au cours du 20ᵉ siècle. L'analyse des échantillons a permis de mesurer les concentrations dissoutes de sulfate (SO₄²⁻), thiosulfate (S₂O₃²⁻), soufre élémentaire (S⁰), polysulfure (Sₙ²⁻), sulfure (HS⁻), puis celles des d'éléments majeurs (Na, Ca, Mg, Fe, Mn) et traces (Cu et As) dans la colonne d'eau et l'eau porale ainsi que le soufre volatil produit par acidification des sédiments (AVS). Les résultats montrent une abondance de Sₙ²⁻ dans la zone de recyclage rédox du S⁰ et du HS⁻. Le recyclage des intermédiaires réactifs du S était plus intense à l'interface sédiment-eau, ou la consommation de l'oxygène avait lieu. La transformation du sulfate s'opère quantitativement en S⁰ et en HS⁻. Enfin, le profil d'AVS obtenu en 2022 dans le cadre de cette maitrise suggère, lorsqu'il est comparé au profil qui a été mesuré lors d'une étude précédente, que la formation des AVS est un processus à l'état stationnaire et que ce profil ne reflète pas les variations chronologiques de la déposition du sulfate atmosphérique. La deuxième campagne d'échantillonnage, en juillet 2022, avait pour objectif de documenter la distribution verticale des métabolites inorganiques du cycle du S au Lac A qui se trouve sur l'île d'Ellesmere de l'archipel arctique canadien. Le lac A est un lac méromictique du haut arctique au couvert de glace pluriannuel, qui avait été préalablement étudié pour certains paramètres géochimiques et pour y caractériser le microbiome. Dans le contexte où les changements climatiques influencent la durée du couvert de glace et ainsi la disponibilité en oxygène, la distribution des espèces du S, sensible aux conditions d'oxydoréduction, pourrait s'avérer un traceur environnemental important. Des échantillons prélevés le long de la colonne d'eau jusqu'à 80 m de profondeur ont servis à mesurer les concentrations dissoutes de Fe (II), Mn, SO₄²⁻, S⁰$_\textup{aq}$, Sₙ²⁻ et HS⁻ ainsi que les anions tels que le fluorure (F⁻), bromure (Br⁻), nitrite (NO₂⁻) et nitrate (NO₃⁻). Les concentrations mesurées dans le Lac A ont permis de révéler, pour la première fois, la distribution verticale du S⁰$_\textup{aq}$ et des Sₙ²⁻ dans la colonne d'eau d'un lac méromictique. Les résultats montrent une succession d'espèces soufrées sur la colonne d'eau le long de l'oxycline, avec une prévalence de S⁰$_\textup{aq}$, Sₙ²⁻ et HS⁻, en accord avec les voies métaboliques précédemment identifiées à l'aide de la métagénomique. / This thesis aims to measure the vertical distribution of several species of the sulfur cycle in the water column and the pore water of two lakes with contrasting geochemistry. To this end, a method for the stabilization and analysis of inorganic polysulfides was adapted for small sample volumes (~2 mL). Two sampling campaigns were carried out. The first, in July 2021, during which the stabilization and analysis method for inorganic polysulfides was validated on samples of the water column and pore water of the sediments from Lake Holland which is in Gaspésie, in the southeast of the Canadian province of Quebec. This dimictic lake with seasonal ice cover develops anoxia below the thermocline during the summer. It has been influenced by atmospheric emissions from a copper mine proximal to Murdochville during the 20th century. The analysis of the samples made it possible to measure the dissolved concentrations of sulfate (SO₄²⁻), thiosulfate (S₂O₃²⁻), elemental sulfur (S⁰), polysulfides (Sₙ²⁻), sulfide (HS⁻), then those of major elements (Na, Ca, Mg, Fe, Mn) and traces (Cu and As) in the water column and pore water as well as volatile sulfur produced by sediment acidification (AVS). The results show an abundance of Sₙ²⁻ in the redox recycling zone of S⁰ and HS⁻. Recycling of reactive S intermediates was more intense at the sediment-water interface, where oxygen consumption occurred. The transformation of sulfate takes place quantitatively into S⁰ and HS⁻. Finally, the AVS profile obtained in 2022 suggests, when compared to the profile that was measured during a previous study, that the formation of AVS is a steady-state process and that this profile does not reflect the chronological variations of the deposition of atmospheric sulfate. The second sampling campaign, in July 2022, aimed to document the vertical distribution of inorganic metabolites of the S cycle at Lake A which is located on Ellesmere Island in the Canadian Arctic Archipelago. Lake A is a high Arctic meromictic lake with multi-year ice cover, which had previously been studied for certain geochemical parameters and to characterize the microbiome. In the context where climate change influences the duration of the ice cover and thus oxygen availability, the distribution of S species, sensitive to redox conditions, could prove to be an important environmental tracer. Samples taken along the water column up to 80 m depth were used to measure the dissolved concentrations of iron (Fe (II)), Mn, SO₄²⁻, S⁰$_\textup{aq}$, Sₙ²⁻ and HS⁻ as well as the anions such as fluoride (F⁻), bromide (Br⁻), nitrite (NO₂⁻) and nitrate (NO₃⁻). The concentrations measured in Lake A made it possible to reveal, for the first time, the vertical distribution of S⁰$_\textup{aq}$ and Sₙ²⁻ in a meromictic lake. The results show a succession of sulfur species in the water column along the oxycline, with a prevalence of S⁰$_\textup{aq}$, Sₙ²⁻ and HS⁻, in agreement with the metabolic pathways previously evoked using metagenomics.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:corpus.ulaval.ca:20.500.11794/132363 |
| Date | 16 January 2024 |
| Creators | Dalpé, Allyson |
| Contributors | Couture, Raoul-Marie |
| Source Sets | Université Laval |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | COAR1_1::Texte::Thèse::Mémoire de maîtrise |
| Format | 1 ressource en ligne (xi, 71 pages), application/pdf |
| Rights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
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