Rôle de la Matière Organique Naturelle Dissoute sur la spéciation des métaux en milieu peu eutrophisé
Dans les écosystèmes aquatiques, la matière organique dissoute (MOD) joue un rôle majeur sur le comportement des éléments traces (inorganiques et organiques) et leur biodisponibilité vis-à-vis des micro-organismes, de part ses propriétés de complexation. Bien que la MOD marine représente le principal réservoir organique dans les océans, la caractérisation de ses propriétés reste difficile de part les faibles teneurs en MOD (INF à ppm) associées à des contaminants à l'état de traces (quelques nM). Cette étude présente un protocole expérimental adapté à des concentrations ultratraces de MOD et de métaux, telles que celles rencontrées dans les eaux oligotrophes de l'estuaire de la Krka (Croatie) et de la Mer Ligure (nord-ouest de la méditerranée). Les échantillons obtenus ont été caractérisés par leur teneur en carbone organique dissous (COD), les propriétés de fluorescence de la MOD, ainsi que sa réactivité vis-à-vis du Cu étudiée par voltamétrie. Dans l'estuaire de la Krka, caractérisé par une stratification verticale très marquée, les concentrations en COD et en Cu totales et la fluorescence 3D de la MOD ne sont pas conservatives, impliquant des processus de désorption des métaux ainsi qu'une activité biologique plus importante à l'interface eau douce/eau de mer. Les propriétés de complexation de la MOD ont été déterminées par deux approches complémentaires: "à l'équilibre" et "cinétique". Les paramètres de complexation obtenus montrent que la MOD d'origine marine s'associe plus fortement avec le cuivre que la MOD terrigène. Bien que la concentration en ligands complexant soit plus importante dans la couche de mélange, elle ne suffit pas à tamponner complètement l'augmentation de la teneur en Cu totale. En conséquence, les concentrations de Cu libre dans cette zone dépassent le seuil de toxicité (10 pM) défini par Sunda et al. (1987, Marine Biology) pour les micro-organismes estuariens. De plus, la cinétique d'association/dissociation est considérablement ralentie, indiquant que la spéciation des métaux dans de tels milieux, soumis à des variations hydrodynamiques fréquentes, n'est probablement pas à l'équilibre. En utilisant les paramètres de complexation déterminés, il a été montré qu'une augmentation de la teneur en Cu totale de la couche de surface jusqu'à atteindre 12 nM (valeur observée en été à cause des activités nautiques) conduit à des teneurs en Cu libres dépassant systématiquement le seuil de toxicité. En mer Ligure, des profils verticaux ont été réalisés chaque mois durant l'année 2008, à 12 profondeurs jusqu'à 2200 m (site DYFAMED, nord-ouest de la méditerranée). Les profils de COD présentent un maximum en surface (1 ppm) puis décroissent jusqu'à 0.5 ppm en dessous de 200 m. La spectroscopie de fluorescence, associée à un traitement statistique (PARAFAC) des matrices d'excitation/émission de fluorescence, a permis de déterminer la distribution des composantes protéiniques et humiques de la MOD. Sur deux profils verticaux (été/automne), les propriétés de complexation de la MOD vis-à-vis du Cu ont été modélisés à l'aide de paramètres utilisables dans les codes de spéciation (ex. MINEQL, CHESS). Ces paramètres permettent de calculer la distribution verticale du Cu libre (6.5-1.0 pM) en comparaison au Cu total (2.2-1.4 nM).