TREMOR INSU EC2CO

Durée du projet : Mars 2018-Mars 2021

 

Chef de projet : Cécile Dupouy

 

L'Equipe : Farid Juillot (IMPMC, Paris IRD), Hugues Lemonnier (IFREMER), Peggy Gunkel-Grillon (Université de Nouvelle-Calédonie), Laura Boher (VSC CRESICA), Marie Bessard (IRD), Léocadie Jamet (US IMAGO LAMA, IRD), Philippe Gérard (US IMAGO LAMA, IRD), Stéphane Mounier (M.I.O, Université de Toulon).

 

Partenaires du projet

Le Site web

Rivière du nord de la Nouvelle-Calédonie bordée de mangroves
Crédit photo : Laura Boher

Le nouveau projet INSU EC2CO TREMOR - Transfert des éléments traces métalliques par la matière organique dissoute colorée - vise à compléter les travaux de recherche récemment initiés par MIO en Nouvelle-Calédonie, avec une thèse sur la "Dynamique des matières organiques dissoutes colorées et fluorescentes dans les zones lagunaires tropicales du Pacifique Sud - Nouvelle-Calédonie" : influences climatiques et anthropiques" (Martias, 2018) portant sur la FDOM dans les eaux du lagon de Nouvelle-Calédonie, dans le cadre du projet INSU EC2CO TREMOLO (2012-2015), et dans le cadre du projet CNRT DYNAMINE (2015-2018).

Il s'inscrit dans la continuité du projet DYNAMINE (DYNAmique des métaux de la MINE au lagon) (2015-2017), financé par le CNRT, qui portait sur la dynamique des métaux le long du continuum exploitation-mine rivière- lagune dans la région de Koné (massif du Koniambo). TREMOR se concentre sur l'interface rivière-mangrove-lagune et complète les études antérieures sur les mangroves menées par l'IRD, l'IAC et l'UNC.

 

Justification

Les sols côtiers de la Nouvelle-Calédonie se caractérisent par le fait qu'ils sont essentiellement constitués de latérites, exploitées depuis des décennies pour leur teneur en éléments de métaux-traces (ETM), tels que le nickel, le chrome, le cobalt et le manganèse. En raison de leur forte productivité en matière organique, les mangroves constituent un important réservoir de matière organique dissoute (MOD) qui peut être transportée vers l'océan sur de longues distances. Les observations effectuées nous amènent à nous interroger sur le rôle de puits/source de ces écosystèmes en relation avec la dynamique de la MOD à l'interface terre-mer, en aval des massifs miniers de Nouvelle-Calédonie. L'objectif du projet TREMOR (2018-2020) est d'apporter des réponses basées sur les propriétés de fluorescence d'une fraction de la MOD, appelée Matière Organique Dissoute Fluorescente (MODF).

TREMOR vise plus particulièrement à mieux comprendre l'origine, les sources et les puits de la MOD identifiés dans les rivières et le lagon de Nouvelle-Calédonie et à évaluer l'influence de cette MOD sur la diffusion et la toxicité des EUT sur le littoral en aval des sites miniers. Des comparaisons avec les mangroves d'autres régions (Brésil, Fidji...) en ce qui concerne leur géodynamique sont envisagées en raison de l'implication de certains membres de l'équipe dans d'autres régions du monde. TREMOR contribue également au développement d'une méthode standardisée (spectrofluorométrie) qui peut être utilisée pour identifier rapidement et à moindre coût certaines traces d'anthropisation (eaux usées, incendies...) dans les eaux douces et marines.

 

Approche, méthode et compétences mobilisées

Ce projet mobilise diverses compétences en biogéochimie, biologie, géochimie, chimie et optique. Des échantillons d'eau sont prélevés dans la rivière et la lagune, dans les sédiments (eau de porosité), filtrés en ligne (micropore 0.2 μm) et stockés jusqu'à leur analyse par spectrofluorométrie. Les spectres d'émission/excitation de fluorescence en 3D sont analysés à l'aide d'un logiciel développé (PARAFAC) pour extraire numériquement les contributions de différents fluorophores (naturels, anthropiques...) et les comparer avec celles trouvées dans d'autres environnements ou à d'autres époques.

Des expériences de laboratoire de trempe (atténuation de la fluorescence par effet de complexation par addition successive en concentration logarithmique croissante) avec certains ETM (Cu et Ni) permettent de calculer les constantes de complexation des fluorophores et donnent enfin une indication de la capacité des CDMO fluorescents à former des complexes et à piéger les ETM.

Domaine d'étude

Le site d'étude est constitué de deux rivières : la rivière Temala, qui draine les terrains volcanosédimentaires, et la rivière Coco, qui draine le massif latéritique ultrabasique du Koniambo). Pour chaque rivière, les échantillons correspondent à un continuum rivière (stations T1 et C1) - mangrove (stations T2/T3 et C2/C3) - embouchure (stations T4 et C4) - lagune (stations T5 et C5) dans les baies de Chasseloup et Vavouto, respectivement.

 

Premiers résultats

Les premiers résultats disponibles montrent que les rivières Coco et Temala ont des signatures géochimiques différentes liées à la nature géologique et pédologique des terres drainées. Pour les deux sites, les concentrations en ETM augmentent fortement entre la rivière et la mangrove, et sont très faibles dans la lagune. Parmi les fluorophores identifiés, trois sont communs aux deux rivières étudiées (type humique dans les rivières et la mangrove, type fulvique à l'embouchure et dans la lagune). Les propriétés complexantes des fluorophores par rapport au Ni et au Cu ont été confirmées. Tous ces résultats suggèrent que la MODF joue certainement un rôle dans la dispersion (effet de dilution en rivière), ou la non-dispersion (création de fluorophores autochtones dans la mangrove), des ETM à l'interface rivière-mangrove-lagune en aval des massifs ultrabasiques. Cependant, un phénomène particulier d'agrégation/floculation des MODF semble se produire lors du mélange de l'eau douce et de l'eau salée sur le site de Coco, qui reste à étudier.

 

Perspectives pour TREMOR

Les mécanismes d'agrégation/floculation du MODF seront plus particulièrement étudiés au laboratoire fin 2019 (grâce à l'appui d'un contrat à durée déterminée de 3,5 mois). Une campagne en mars 2020 (grâce au soutien d'un maître de conférences de l'Université de Toulon, MIO, par le CRESICA) permettra d'approfondir l'étude du comportement particulier de la MODF sur le site de Coco, en échantillonnant le gradient de salinité et en s'intéressant plus particulièrement à la relation phase-particules de la phase dissoute. Une dernière mission en octobre 2020 permettra de caractériser le fluorophore spécifique de la mangrove, et de valoriser l'ensemble des résultats.

 

Carte des stations échantillonnées dans les rivières Temala et Coco se jetant dans le lagon de Koné en Province Nord de la Nouvelle-Calédonie
Credit : Farid Juillot

Références pour aller plus loin

 

Bessard, M., 2019. Complexation de la MOD avec les ETM Analyse par extinction de fluorescence sur un continuum rivière-mangrove-lagon dans la province Nord de la Nouvelle-Calédonie, Rapport de Master 2 Univ. Perpignan, Directions C. Dupouy et S. Mounier, 42 pages avec annexes.

Boher , L., 2018. Analyse par quenching de fluorescence de la complexation de la MOD le long d’ un continuum rivière-mangrove-lagon à Koné (Province Nord de la Nouvelle-Calédonie), Rapport de Master 2, Univ. Brest Labex Mer, 23 pages avec annexes.

Boher L., Mounier, S., Juillot, F., Jamet, L., Dupouy, C., 2018. Saltmarsh organic matter fluorescence and metal interaction, Speed talk WOMS 2018, Carqueiranne, octobre 2018.

Dupouy C., Röttgers, R., Tedetti M., Frouin R., Rodier, Martias, C., M., Goutx, 2020, Influence of meteorological conditions on the distribution of CDOM and biogeochemical parameters in the Eastern lagoon of New Caledonia, Frontiers, Biogeochemical Responses of Tropical Ecosystems to Environmental Changes (sous presse).

Dupouy, C., Baumann, F., Bouard, S., Goirant, C., Lemonnier, H., Letourneur, Y., Meyer, M., Tatin, C., 2019. The “Along the River” program: a research and innovation project focusing on the integrated management of water, its uses and its governance in New Caledonia, in Abs. Booklet, p.7, Conférence STAR 2019, 19-23 novembre, Suva, Fiji.

Dupouy, C., Juillot F., Lemonnier, H., Bessard, M., Boher L., Jamet, L., Mounier, 2020. Influence of salinity gradient on Ni complexation by Fluorescent Dissolved Organic Matter (FDOM) and dispersal across estuaries in New Caledonia, OS3-8, EGU Vienne (Autriche), 3-5 Mai 2020.

Juillot et al., 2019, DYNAMINE : Dynamique des métaux de la mine au lagon dans l'hydrosphère en Nouvelle-Calédonie. CNRT Nickel et son Environnement, Tome Nickel et Santé, Rapport final, octobre 2019, pp. 206.

Marchand, C., Allenbach, M., Lallier-Vergès, E., 2011. Geoderma relationships between heavy metals distribution and organic matter cycling in mangrove sediments (Conception Bay, New Caledonia). Geoderma 160:444–456. https://doi.org/10.1016/ j.geoderma.2010.10.015.

Martias, Chloé. 2018. “Thèse de Doctorat Dynamique de La Matière Organique Dissoute Colorée et Fluorescente En Zone Lagonaire Tropicale Dans Le Pacifique Sud ( Nouvelle Calédonie ): Influences Climatiques et Anthropogéniques.” 235 pages

Martias, C., Tedetti M., Lantoine, F., Jamet L., Dupouy, C., 2018. Spatial distribution of chromophoric dissolved organic matter and trace metals in the New Caledonia tropical lagoon (South Pacific Ocean), Science of the Total Environment, 616-617, 438-452, doi: 10.1016/j.scitotenv.2017.10.261.

Mounier, S., Zhao, H., Garnier, C., Redon, R., 2011. Copper complexing properties of dissolved organic matter: PARAFAC treatment of fluorescence quenching. Biogeochemistry 106, 107–116. https://doi.org/10.1007/s10533-010-9486-6

Stedmon, C.A., Markager, S., Bro, R., 2003. Tracing dissolved organic matter in aquatic environments using a new approach to fluorescence spectroscopy. Mar. Chem. 82, 239–254. https://doi.org/10.1016/S0304-4203(03)00072-0