m - laboratoire PROTEE - Université du Sud - Toulon - Var

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m - laboratoire PROTEE - Université du Sud - Toulon - Var

Mesure de fluorescence 3D de matière

organique d'origine lagunaire (Pantanal)

PROTEE


Résume

Mesure de fluorescence 3D de matière organique d'origine lagunaire (Pantanal)

Ce projet a pour objet l’étude de la relation qui pourrait exister entre la matière organique

présente dans les horizons de sol et celle présente dans les lacs ou les nappes phréatiques

proches, situés dans la région du Pantanal (Brésil). Les analyses de ces différentes matières

organiques seront comparées entre elles pour définir s’il existe une relation dû à des échanges ou

des transferts de matière. Ce travail s’inscrit dans le programme EC2CO NHECOLANDIA, en lien

avec une équipe de chercheur(se)s brésilien(ne)s.

Ce stage s’effectue plus précisément sur les lacs Salina Prêta (SP), Salina Verde (SV), et la

dépression ouverte B (DO).

Pour ce faire une première partie présente le site d’étude, la matière organique, les

différentes méthodes d’extraction de la matière organique répertoriées dans la littérature, ainsi

que des comparatifs de concentrations de carbone organique trouvés dans différents lieux avec

une méthode d’extraction proche de celle utilisée.

Pour pouvoir comparer les eaux superficielles et les sols, la seconde partie expose

l’extraction de la matière organique qui est faite à diffèrent pH. Ainsi que les d’analyses

effectuées, sur les différentes formes de carbone, sur l’azote, en plus des analyses spectrales (UV,

fluorescence, LIF) et enfin la mesure des ions majeures.

La dernière partie permet d’exposer les différents résultats rassemblés tout au long de ce

stage. Les premières observations ont permis d’observer une différence de couleur entre les

échantillons extraits à pH naturel et pH = 12 traduisent une plus forte extraction à pH = 12. Les

premiers résultats montrent une diminution de carbone avec la profondeur pour DO. Les indices

de SUVA ont permis de constater une différence d’aromaticité supérieure dans les eaux extraites

des Salina Prêta (SP) et Verde (SV) contrairement à la dépression ouverte (DO). L’extraction par

PARAFAC a mis en évidence 4 composants fluorescent contrairement à la LIF qui ne présente que

3 temps de vie (donc 3 types de molécules), mais l’explication viendrait du fait que la longueur

d’onde d’excitation de la LIF était supérieure à celle d’un des composants. Les 4 composants

confirment la différence entre la MO du sol les salina et la dépression ouverte. Les ions majeurs

confirment l’alternance des grandes inondations et inondation est sècheresse qui a un impact sur

la chimie du sol.

Il en ressort donc que la matière organique des sols pour les Salina Prêta et Verde est

faiblement corrélée, alors que celle de la dépression ouverte la corrélation semble plus forte.

Mot clés

Pantanal ; Brésil ; Matière organique ; Extraction ; WEOM ; Absorption UV ; Fluorescence

3D ; PARAFAC.

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Mesure de fluorescence 3D de matière organique d'origine lagunaire (Pantanal)

Remerciements

Ce projet s’inscrit dans le cadre d’une coopération internationale entre la France et le

Brésil désigné par le sigle EC2CO. Ce programme, plus vaste que cette étude, est ainsi financé par

l'INSU et je suis fière d’y avoir participé même si je n'ai pas eu le plaisir de rencontrer les

différent(e)s chercheur(se)s brésilien(ne)s qui se sont chargé du prélèvement.

Ces échantillons ont été transféré en France dans le laboratoire PROTEE (Processus de

Transferts et d’Échangées dans l’Environnement) sous la direction de Pr. Yves LUCAS qui m’a

ouvert les portes de son laboratoire dans laquelle j’ai œuvré pour faire les analyses sous la

responsabilité du Dr. Stéphane MOUNIER. Qui fut un formidable encadrant pour m'apporter de

nouvelles expériences et une vision nouvelle sur le travail de recherche ; bien que très occupé il a

su trouver du temps pour répondre aux questions et éclairer les points sombres. C’est pour cela

que je tiens particulièrement à le remercier.

Gaël DURIEUX fut très implique dans ce projet, dû aux multiples analyses sur les

différentes formes de carbone présentes dans les sols. Ces explications claires et le prétraitement

des données par Excel fut d’une aide très précieuse.

Je remercie également Christophe LEPOUPON qui a dû passer plus de temps que prévu à

cause des multiples péripéties du passeur d’échantillon de la chromatographie ionique mais qui a

fini par dompter la machine. Il m’a aussi montré l’importance de l’œil humain sur l’interprétation

des résultats, et du traitement numérique des résultats bruts donnés par l’analyseur.

Ce projet a aussi eu le soutien de Cheikh GADIO qui a analysé les échantillons avec la LIF

car seules quelques personnes y ont accès. Il m’a cependant ouvert les portes pour me présenter

tout le fonctionnement et explication des résultats.

Sans oublier tous les membres l’équipe CAPTE du laboratoire qui ont pu y participe de

près ou de loin. Ainsi que les thésards Romains ACHARD et Benjamin OURSEL qui sont restés tard

le soir pour pouvoir finir les préparations et lancer les analyses la nuit.

Pour finir je remercie tous les stagiaires de M1 et ceux des autres formations pour la

bonne ambiance et l’entre aide. Je tiens à remercier très chaleureusement Madi ABAKER qui fut

très disponible pour apporter aide et conseils expérimentés.

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Mesure de fluorescence 3D de matière organique d'origine lagunaire (Pantanal)

Sommaire

Résume ............................................................................................................................................... 1

Mot clés .............................................................................................................................................. 1

Remerciements .................................................................................................................................. 2

Sommaire ........................................................................................................................................... 3

Introduction ........................................................................................................................................ 4

Présentations de la structure d’accueil .............................................................................................. 5

I. Bibliographie ............................................................................................................................... 6

A. Présentation du site ................................................................................................................ 6

B. La matière organique .............................................................................................................. 8

C. Méthode d’extraction de la matière organique ..................................................................... 9

D. Concentration de carbone .................................................................................................... 10

II. Matériel et Méthodes ............................................................................................................... 11

A. Préparation des échantillons SP, SV et DO ........................................................................... 11

B. Analyse du carbone et azote ................................................................................................ 12

C. Analyse spectrale .................................................................................................................. 13

D. Analyse des ions .................................................................................................................... 14

III. Résultats et discutions .......................................................................................................... 15

A. Observation ........................................................................................................................... 15

B. Resultats du carbone et de l’azote ....................................................................................... 16

C. Résultat des analyses spectrales ........................................................................................... 20

D. Résultats des analyses des ions ............................................................................................ 26

Conclusion ........................................................................................................................................ 28

Référence bibliographies ................................................................................................................. 29

Table des Figures .............................................................................................................................. 30

Table des Tableaux ........................................................................................................................... 30

Table des graphiques........................................................................................................................ 30

Annexe .............................................................................................................................................. 31

A. Budget ................................................................................................................................... 31

B. Histogramme du protocole ................................................................................................... 32

C. Tableaux récapitulatifs .......................................................................................................... 33

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Mesure de fluorescence 3D de matière organique d'origine lagunaire (Pantanal)

Introduction

La matière organique est présente depuis toujours, dans tous les environnements. Elle se

retrouve également dans les sols profonds ainsi que dans les eaux souterraines dues au transport

par infiltration et déplacement. L’étude en zone encore préservée par l’homme comme le

Pantanal au Brésil est propice à l’observation des échanges de la matière organique.

La finalité de cette recherche est de déterminer s’il existe des échanges de matière

organique entre les différents horizons de sol, le lac et les nappes phréatiques du système

hydrique en particulier provenant de cette zone tropicale.

Dans une première partie la bibliographie présentant le lieu d’étude sera exposé. Les

méthodes d’extraction ainsi que des mesures de carbone organique, et d’analyse par

spectrométrie de fluorescence seront également décrites.

Dans une seconde partie le matériel et les méthodes utilisées pour parvenir à l’extraction

et l’analyse de la matière organique présente dans les différents échantillons de sol et d’eau

prélevées au brésil seront développées.

Enfin les résultats obtenus seront détaillés et discutés dans la dernière partie. Les

comparaisons avec d’autre publication dans la même zone seront également examinées. Ce qui

nous permettra de déterminer l’influence que peut avoir la Modes sols sur les eaux des lacs

adjacents.

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Présentations de la structure d’accueil

Ce présent rapport s’est déroulé dans l’enceinte de l’USTV dans le laboratoire PROTEE.

L’USTV (Université du Sud Toulon Var) crée en 1968 sous le nom de UTV jusqu’en 2004,

sur un terrain agricole de 20 hectares. Elle présente plusieurs UFR (Unité de Formation et de

Recherche) et des Laboratoires de recherche tels que : PROTEE, IM2NP, …

Le laboratoire PROTEE (PROcessus de Transfert et d’Échange dans l’Environnement) est

sous la responsabilité du Pr. Yves LUCAS. C’est une unité de recherche pluridisciplinaire qui

rassemble de nombreux domaines des sciences de la terre et de l’univers. (Figure 1)

Les 3 équipes sont :

Chimie : Équipe CAPTE (Chimie Analytique et Processus de Transferts dans l’Environnement).

Biologie : Équipe EBMA (Écologie et Biologie des Milieux Aquatiques).

Physique : Équipe ISO (Instrumentation en Spectroscopie et Optique).

Biochimie Équipe EB2M (Équipe de Biochimie Moléculaire Marine).

CAPTE

Dirigée par :

C. GARNIER

EBMA

Dirigée par :

J. JAMET

PROTEE

Directeur :

Y. LUCAS

ISO

Dirigée par :

R. REDON

Figure : Organisation du laboratoire PROTEE

EB2M

Dirigée par :

J. GRILLASUA

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I. Bibliographie

A. Présentation du site

Le Pantanal est une grande zone humide qui se trouve en Amérique du sud entre 16° et

20° S et 58° et 55° W. Il a une superficie de 200 000 kilomètres carrés dont 140 000 kilomètres

carrés au brésil (Barbiero et al. 2008) (Figure 2). Les terres humides du Pantanal sont constituées

d'une plaine alluviale énorme et toujours active qui alterne de gigantesques inondations

naturelles, avec des périodes de grandes sécheresses. Ceci a façonné le paysage en nombreux lac,

environ 12 000 lacs de forme ronde parmi lesquels Morrison et al. (2000) a identifié environ 500

lacs salés, faisant environ 1 % de la surface totale de la région. La plaine, est caractérisée par des

pentes extrêmement faibles (0.03– 0,50 m/km) et des altitudes entre 100 et 200 m (Scott et al.

1991)

1 Km 5

Figure : Carte des prélèvements

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D


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La présente étude porte sur trois de ces lacs : Salina Prêta (SP), Salina Verde (SV) et une

zone de « dépression ouverte » (DO). Pour ces systèmes ont peu utilisé le terme de lagune ou

étang

Figure : Photo de Salina Prêta (SP)

Salina Prêta (Figure 3) qui est un lac fermé ne présentant apparemment pas d’échange

d'eau avec les autres lacs, la morphologie de ses berges forme des cloisons étanches séquestrant

les eaux (Figure 6), tout comme Salina Verde (SV) (Figure 4).

Figure : Photos de Salina Verde (SV)

Salina Verde prend son nom de la couleur de l’eau verte. Les Salinas sont des lacs salé :

après la période d’inondation, l’eau segmente s’évapore, ceux consentant les ions majeurs

d’années en année.

Figure : Photos de la dépression ouverte (DO)

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Le troisième lac étudié est une zone « dépression ouverte » (DO) (Figure 5). La dépression

ouverte est une succession de trois lagunes en contact les unes avec les autres et qui se vident au

travers de la nappe phréatique (Figure 6).

Dépression fermée Dépression ouvert

SP ou SV DO

B. La matière organique

Nappe phréatique

Figure : Différents types de lacs

Agile compacte qui

forme une barrière

naturel étanche

Il existe deux types de matière organique présente dans l’environnement :

Les bio-polymères, qui sont généralement simples, ce sont des composés

caractérisables. Ils représentent de 20 à 30 % de la masse totale, et sont synthétisés par les

organismes vivants.

Les géo-polymère qui sont des composés plus complexes de type macromolécule, ils

sont aussi appelés substances humiques et incluent les acides fulvique ou humiques. Ce sont des

composés non caractérisables d'origine entropique qui représentent 70 à 80 % de la masse

organique.

De plus, il peut être distingué la matière organique solide (MOS) qui contribue aux

propriétés mécaniques, physiques et chimiques du sol et qui présente un temps de résidence

long. Elle est d'origine végétale ou microbienne. La matière organique marine (MOM) qui a un

temps de résidence court en surface et jusqu’à plusieurs million d’année en profondeur,

provenant en partie de la matière organique solide transporté en mer par les fleuves. (ZHAO et al.

2011)

Les études passées ont montré de fortes différences spéciales dans la chimie inorganique

dues aux processus physicochimiques. Les résultats (Mariot et al. 2007) qui se situé à la ferme

expérimentale de Nhumirím, connue pour être représentante de l'écosystème de Nhecolândia,

ont montré la même hétérogénéité pour la matière organique, mais avec des conditions de

fonctionnement physicochimique en interaction avec le processus biogéochimique.

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DO


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C. Méthode d’extraction de la matière organique

Plusieurs travaux ont eu déjà lieu sur l’extraction de la matière organique, (Zsolnay et al.

1999, Zsolnay et al. 2002, Akagi et al. 2007, Hassouna et al. 2009) qui ont utilisés de l’eau ultra-pure

avec un rapport 2:1 (volume de la masse sèche de four équivalente/volume) après adition de

CaCl2. Mais Mariot et al. 2007 à trouver que l’ajout de CaCl2 peut être évité, en changeant les

proportions entre le sol et l’eau dé-ionisée avec un rapport entre le poids et volume à 1:5.

Akagi et al. en 2007 met en place quant à lui, une près incubation pour montrer l’influence

du séchage des sols sur la quantité et la composition de la matière organique extraite de l’eau

(WEOM). Cependant il a constaté que la comparaison des échantillons directement extrait et des

échantillons pré-incubation ne peut être effectuée du fait que les sols doivent avoir la même

teneur en eau au moment de l’extraction.

Les filtrations effectuées par les études antérieurs (Zsolnay et al. 1999, Zsolnay et al. 2002,

Hassouna et al. 2009 et Mariot et al. 2007 ) sont faites l’aide de filtre en polycarbonate de pores

compris entre 0,40 à 0,45 µm. Pour faciliter la filtration, une centrifugation au préalable est

préconisé par Zsolnay et al. (1999) et Mariot et al. (2007) avec des paramètres variables de temps

et de vitesse. Respectivement la centrifugation est de 6000 tr/min pour 10 min et de 150 tr/min

pendant 1 h.

Zsolnay et al. en 1999 a utilisé la fumigation pour détruire les organismes vivants en en

introduisant CHCl3 sous forme gazeuse.

Pour l’analyse du carbone organique dissous (COD) Mariot et al. (2007) préconise d’enlevé

le carbone inorganique des échantillons aqueux récupérés lors de la filtration, faisant barboter le

filtrat avec N2 dans des conditions acides (pH=2). Les quantifications sont faites à l’aide d’un TOC

mètre par une combustion à 550°C.

La composition de fluorophores dans des échantillons peut être évaluée par une

technique spectrométrique de fluorescence couplée avec PARAFAC (Singh et al. 2010). Les

balayages d'émission pour toute une gamme de longueurs d'onde d'excitation est utilisées pour

créer un spectre tridimensionnel, appelés matrices excitation–émission (EEM). Ils sont très utilisés

pour différencier des mélanges complexes de fluorophores, en se basant sur leurs sommets

spécifiques. Les EEMs ont été utilisées pour la première fois par Stedmon et al. (2003) suite aux

travaux de Coble et al. (1996) sur l’étude de matière organique dissoute (MOD) d'origines diverses.

Le maximum d’excitation et d’émissions des substances humiques dans les eaux naturelles varient

en fonction de la composition de l’échantillon, avec une variabilité plus élevé dans les eaux de

surface marine et plus faible dans les eaux profonde. La modélisation PARAFAC est une méthode

efficace pour comparer les échantillons entre eux à partir de la participation à la fluorescence des

composants extraits par le calcul. Certains groupes de fluorophores présents dans les matrices

peuvent être alors identifiés par séparation (Stedmon et al. 2003). Cette approche a permis de

faciliter la compréhension des processus de la matière organique dissoute.

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D. Concentration de carbone

Afin d’avoir une représentation des teneurs en carbone dans différents type de sol, une

comparaison de plusieurs site d’étude est effectuée et regroupés dans le tableau ci-dessous.

Tableau : Concentrations en carbone dans différentes régions

Référence bibliographique Lieux de prélèvement Résultats POC

Zsolnay et al. 1999

Akagi et al. 2007

Hassouna et al. 2009

Á. Zsolnay et al. 2002

3 sols près de Munich : un sol de

minerai, un sable et une argile

Domaine de Puche est situé à

environ 40 km au nord-ouest de

Munich en Bavière, Allemagne

La région méditerranéenne

Française

Divers sols et sédiments de

l'aquifère au nord de Munich

1,00 % minerai

1,10 % sable

11,00 % argile

0,60 % à 2,20 %

2,00 % profondeur 0 et 30 cm

1,21 % profondeur 30 et 60 cm

0,77 % profondeur 60 et 100 cm

0,40 % aquifère de gravier DOM1

2,80 % aquifère de gravier DOM2

0,30 % aquifère de sable DOM1

0,80 % aquifère de sable DOM2

L’étude bibliographique montre que la concentration de carbone est plus forte dans

l’argile que dans le sable et le minerai.

De plus la concentration en carbone semble diminuer avec la profondeur (près de la

moitié en 40 cm) dans la région méditerranéenne française d’après Hassouna et al. (2009).

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II. Matériel et Méthodes

A. Préparation des échantillons SP, SV et DO

L’étude porte sur 7 échantillons provenant de différents lacs de la région de Nhecolândia :

Le lac Salina Prêta (SP), le lac Salina Verde (SV) ainsi que la dépression ouverte (DO). (Tableau 2)

N° Nom commun

1

2

3

4

5

6

7

Tableau : Nom des différents échantillons analysé et coordonné GPS

Horizon organique Salina Prêta 40 cm SP40

Horizon organique Salina Pretta

outrelado

Code

échantillon

SPout

Coordonne GPS

Latitude Longitude

19°31'39.20"S 56° 4'10.70"O

Horizon organique Salina Verde 70 cm SV70 19°28'15.10"S 56° 3'23.60"O

Dépression ouvert B Surface DOs

Dépression ouvert B 75 cm Bh* DO75

Dépression ouvert B 95 cm Bh* DO95

Dépression ouvert B 140 cm Bh* DO140

*Bh : horizon organique

19°26'54.60"S 56° 7'53.60"O

Les échantillons solides ont été prélevés en octobre 2011 à l’aide d’une tarière au abord

des lacs à des endroits bien défini grâce aux études géophysiques et pédologiques faites au

préalable et ayant déterminé la topo séquence des horizons de sols.

Profondeu

Intermédiaire

Surface

Échantillon

prélevé

Figure : Carotte de prélèvement

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Comme dans le cas de SP40 (Figure 7) les carottes présentes 3 parties distinctes : la

surface qui présente de légère trace de matière organique dues à l’herbe, la partie intermédiaire

très claire ne présentant apparemment pas de matière organique. La partie plus profonde

chargée en matière organique est la plus foncée (Figure 7). C’est cette partie, la plus profonde, qui

est analysée car elle contient la matière organique plus vieille susceptible de passer dans les eaux.

Expérimentalement, les échantillons de sols séchés à l'air sont dans un premier temps

broyés pour homogénéiser les grains, augmenter la surface de contact et faciliter l'extraction.

La matière organique étant plus extractible à pH basique que neutre deux extraction sont

ensuite effectuées : une à l'eau mQ (pH naturel), et l’autre au pH = 12 grâce à une solution de

NaOH (0.01 mol.L -1 ). Dans les deux cas les proportions sont d’un ratio 1/5 (masse sèche à l’air par

rapport au volume) le volume de la solution d'extraction étant de 45 mL auquel sont ajouté 4,5 g

de sol. Les 16 échantillons (7 plus 1 blanc à deux pH différents) sont ensuite mis dans l’agitateur

orbital pendant 14 heures à 9 tours par minutes.

Pour séparer la matière organique dissoute du particulaire, les échantillons sont

centrifugés à une accélération de 2012 g durant 30 minutes (vitesse 3000 tours par minute) afin

de faciliter la filtration. L’utilisation de filtre GF/F (Cat No 1825-047) présentant des pores de 0,7

µm, permet de récupérer le filtrat contenant la MO extraite.

La conservation des échantillons est effectuée de manière différente selon les méthodes

analytiques appliquées par la suite. Ainsi une partie de chaque filtrat est mis dans un flacon

(préalablement brulé à 450°C), puis conservé au congélateur pour l’analyse de l’azote total (NT).

L’autre partie est mise dans un flacon (préalablement brulé à 450°C) au réfrigérateur après l’ajout

d’azide de sodium (NaN3, 1M) pour les mesures d'absorbance UV-Visible (UV), de fluorescence

3D, de carbone organique dissous (NPOC), ainsi que les mesures de fluorescence induite par

LASER (LIF).

B. Analyse du carbone et azote

Pour le NPOC les échantillons ont été dilués par 5 (à l’eau mQ pour les échantillons

extraits à pH naturel et à la soude à pH = 12 pour les échantillons extraits à pH = 12) sauf les

blancs grâce à l’analyseur SHIMADZU TOC-V couplé à un passeur d’échantillons ASI-V pour le

carbone dissous.

L’azote total est analysé avec ce même analyseur couplé à un détecteur TNM-1 de même

marque. Les dilutions effectuées sont de 5, 2 ou aucune selon les résultats du NPOC de chaque

échantillons, en prenant en compte comme hypothèse que N est 5 fois plus moins concentré que

le carbone (mission NHEOCOLANDIA 2011, S. MOUNIER).

La mesure de la teneur en carbone des sols, le carbone total (TC), est faite avec le module

SSM 5000-A qui est un module de marque SHIMADZU relié également à l’analyseur TOC-V cité cidessus.

La mesure du carbone se fait en mesurant par un détecteur infrarouge le carbone qui

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s’échappe de l’échantillon sous forme de CO2 dû à l’oxydation du carbone durant son passage

dans le four à 900°C et contenant un catalyseur (Pt). Des triplicatas sont réalisés avec des masses

de 100, 150 et 200 mg.

Le carbone inorganique est basé sur le même principe que la mesure de carbone

organique à la différence que le four est à 200°C est qu’il est ajouté de l’acide phosphorique

(H3PO4 à 85%, dilué) à l'échantillon. Les masses mesurées sont identiques.

C. Analyse spectrale

L’UV (de 200 à 800 nm) est réalisé sur le spectrophotomètre SHIMADZU UV-1800 qui

utilise un double faisceau. La ligne de base est effectuée avec les solutions utilisées pour les

extractions (respectivement eau mQ puis NaOH a PH= 12). Les dilutions sont effectuées pour

avoir des absorbances inferieures à 3 pour tout le spectre.

L’analyse par spectrophotométrie UV permet de déterminer les dilutions qui sont

nécessaires pour obtenir une absorbance inférieure à 0,3 à 254 nm avant le passage à la

fluorescence 3D ceci afin d’éviter les effets d’écran dues à la trop forte absorbance de la MO

(Tableau 3).

Une partie des sols extraits à l’eau mQ sont dilué à l’eau mQ.

L’autre partie des sols extraits à l’eau mQ est dilué à pH 12.

Les sols extraits à pH 12 sont dilué à pH 12.

Tableau : Dilutions des différents échantillons pour la fluorescence, et la LIF.

Échantillons SP40 SPout SV70 DOs DO75 DO95 DO140 Blanc

Dilution à l'eau mQ pour

ABS254 < 0,3 (pour les

extractions de sol

effectuer à l’eau mQ et

ceux fait à pH 12)

Dilution à pH=12 pour

ABS254 < 0,3

(pour les extractions de

sol effectuer à pH12)

41 45 54 3 15 5 6 1

84 219 112 134 67 15 27 1

Le spectrofluorimètre HITACHI F-4500 est programmé pour des longueurs d’onde

d’excitation de 200 à 500 nm et d’émission de 200 à 600 nm. Les ouvertures sont choisies à 5 nm,

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pour une vitesse de balayage de 2400 nm/min sur des cuves non miroitées. Une fois l’analyse par

fluorescence 3D réalisées, une dilution par deux est effectuée pour corriger l’effet d’écran

résiduel sur la matrice d'excitation et d'émission de fluorescence (MEEF) (Luciani et al. 2009).

Pour séparer les différents pics de fluorescence le modèle PARAFAC (PARAllel FACtor

analysis) est utilisé. Ce modèle mathématique montre les variations de l’intensité de fluorescence

en fonction des concentrations relatives de fluorophores et de leurs spectres d’excitation et

d’émission. (ZHAO Huiyu et al. 2011)

Pour conforter les résultats de PARAFAC notamment sur le nombre de composant, les

résultats sont complétés avec ceux de la LIF (Fluorescence Induite par Laser). Il s’agit d’un laser

pompe Nd : YAg, qui fournit l’énergie par inpultions de 30 picoseconde de marque EKSPLA-PL2241

couplé à un générateur harmonique de fréquence, permettant de balayer les longueurs d’onde

1064, 532, 355, 266 nm en excitation (la longueur d’onde 355 nm est sélectionné). Qui sont

sélectionnées grâce à un jeu de miroir et une cellule Pockle. Suit un oscillateur paramétrique

optique qui couvre les longueurs d’onde 210 à 2300 nm. Le système d’acquisition est constitué de

3 parties : un spectromètre triax 180, une camera ICCD 3000V et d’un générateur DG 535 qui

synchronise l’ensemble. Le principe se rapproche de la spectrométrie de fluorescence à la

différence que le spectrophotomètre envoie une énergie continue alors de la LIF envoyé une

énergie impulsionnel toutes les 30 pico seconde. Le temps de vie mesure correspond au retour de

la molécule de l’état existe à l’état fondamental. Les échantillons également sont diluer à une

absorbance de 0,3 à 254 nm sont excités à 365 nm. L’émission de fluorescence est alors observée

en fonction du temps pour en déduire les temps de vie.

D. Analyse des ions

La mesure des éléments majeurs (F - , Cl - , NO2 - , NO3 - , PO4 3- , SO4 2- ) est faite par

chromatographie ionique et permettra de corriger les valeurs de TN pour obtenir par soustraction

l'azote organique total (TON) présents dans les différents échantillons de sol. Pour cela on utilise

l’appareil DIONEX DX-120 dans lequel une colonne anionique est insérée permettant ainsi la

séparation des ions grâce à l’éluant Na2CO3 à 9 mMol.L -1 Pour entrer dans la gamme, une dilution

par 10 est pratiqué. Cinq étalons sont mis en œuvre ainsi qu’une comparaison avec la référence

Missippi. Les cations (Na + , NH4 + , K + , Ca 2+ , Mg 2+ ) sont aussi analysés en changeant la colonne par

une colonne cationique et le solvant par de l’ASM (Acide Méthane Sulfonique) à 20 mMol.L -1 .

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Mesure de fluorescence 3D de matière organique d'origine lagunaire (Pantanal)

III. Résultats et discutions

A. Observation

Les observations effectuées lors du broyage et ceux à la fin de l’extraction juste avant la

filtration sont retranscrit dans le tableau suivant :

Salina Prêta

Tableau : Comparaisons des échantillons macroscopique

Salina

Verde

Dépression ouvert B

Sp 40 SP out SV 70 DOs DO 75 DO 95 DO 140

- Plus foncé

- Présence de

racine

- Absence de

racine

- Très fin - Très

poussiereux

- Beaucoup

de racine

- Le plus clair - Gros

aggloméra

marron foncé

et clair a

l’intérieur

- Très fin

Les eaux d’extration se sont colorées en partie par de la matiere organique extraite. Une forte

difference entre les extrations apparait : mQ

par rapport aux extractions pH = 12 :

La différence est très visible à la surface du sol de la dépression ouverte (Dos) (Tableau 4)

qui passe de translucide à un marron très opaque au pH 12, cette extraction est donc différente

des autres sols. En revanche le DO95 et le DO140 semble avoir le même comportement d’un

point de vue colorimétrique.

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Mesure de fluorescence 3D de matière organique d'origine lagunaire (Pantanal)

La mesure du pH est effectuée pour examiner l’influence du sol sur la solution

d’éxtraction. (Graphique 1)

pH

14,00

12,00

10,00

8,00

6,00

4,00

2,00

0,00

Graphique : pH des différents sols extrait à l'eau mQ et à pH 12 ainsi que l'eau des lacs

Extraction avec eau mQ Extraction avec eau NaOH PH=12 Eau de surface

SP40 SPout SV70 DOs DO75 DO95 DO140 Blanc

Échantillons de sol

Les variation de pH sont plus forte pour les extractions effectuer à l’eau mQ (pH = 7,11)

qui presente un pH moyen de 7,24, que pour les extraction avec la soude à pH12. Ceci peu

s’explique par le fait que l’eau mQ est proche du pH neutre donc les variations des pH est plus

facile, le sol est plus influent. Le pH extrait à l’eau mQ est proche du pH de l’eau de surface, le pH

semble donc être contrôlé par le sol.

B. Resultats du carbone et de l’azote

Le carbone total présent dans les sols (Graphique 2) a une tendance à decroitre pour DO

avec la profondeur sauf pour l’echantillon DO 140 qui remonte très legérement. Ceci est en

adequation avec les valeurs déjà observées dans Mariot et al. en 2007.

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Pourcentage de carbone dans le sol

Mesure de fluorescence 3D de matière organique d'origine lagunaire (Pantanal)

Graphique : Carbone total dans les différents sols

Les échantillons ne présentent pas de carbone inorganique d’après les analyses

effectuées.

Les concentrations de NPOC mesuré dans les extractions (Graphique 3) confirment que la

matière organique est plus extractible à pH 12 qu’à l’eau mQ. En observant le rapport entre la MO

extraite à pH = mQ et pH = 12 on remarque que le comportement des sites de dépression ouverte

(DO) est diffèrent de ceux de Salina Prêta (SP) et Salina Verde (SV). En effet pour DO il est

beaucoup plus extrait de la matière organique à pH 12 qu’à l’eau mQ, alors que pour SP et SV la

concentration est sensiblement la même (Graphique 3).

Consentration de carbone organique disous

(mg C/L)

1,40

1,20

1,00

0,80

0,60

0,40

0,20

0,00

300,00

250,00

200,00

150,00

100,00

50,00

0,00

SP40 SPout SV70 DOs DO75 DO95 DO140

Échantillons de sol

Graphique : NPOC extrait des sols à l'eau mQ et à pH 12 ainsi que l'eau des lacs

Extraction avec eau mQ Extraction avec eau NaOH PH=12 Eau de surface

SP40 SPout SV70 DOs DO75 DO95 DO140 Blanc

Échantillons de sol

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Mesure de fluorescence 3D de matière organique d'origine lagunaire (Pantanal)

Le pourcentage de carbone extrait (Graphique 4) permet de mesure la part de carbone

disponible.

Le pourcentage de carbone extrait confirme que la matière organique est plus extractible

dans un pH basique qu’à pH naturel. En effet les extractions des dépressions ouverte (DO) sont

similaire avec 22% d’extraction à pH12 et 4 fois moins à pH naturel. En revanche elles n’ont pas de

similitude avec le lac Salina Prêta (SP) qui présente une plus forte proportion d’extraction à pH

naturel, tout comme SV70.

Ces résultats sont bien dans la gamme 4,7 % à 38,10 % trouvé par Mariot et al. (2007) à la

ferme expérimentale de Nhumirím, ce qui est connue pour être représentatif de l'écosystème de

le Nhecolândia.

Pourcentage de carbone extrait

30,00

25,00

20,00

15,00

10,00

5,00

0,00

Graphique : Pourcentage du C extrait des sols à l'eau mQ et à pH 12

Extraction avec eau mQ Extraction avec eau NaOH PH=12

SP40 SPout SV70 DOs DO75 DO95 DO140 Blanc

Échantillons de sol

L’azote est également plus présent dans les échantillons (Graphique 5) où le sol est extrait

à pH 12. Or mis pour l’échantillon SPout qui présente presque autant d’azote à l’erreur près.

Contrairement au carbone pour l’azote on n’observe pas une diminution avec la

profondeur mais plutôt une lacune à pH = 12 pour l’échantillon DO 75(Graphique 5). La

concentration en azote total (TN) en eau de surface pour DO est comparable alors que SP et SV

ont de grandes différences.

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Consentration de azote total disous (mg N/L)

Mesure de fluorescence 3D de matière organique d'origine lagunaire (Pantanal)

Graphique : Azote total extrait des sols à l'eau mQ et à pH 12 ainsi que l'eau des lacs

Pour mieux comparer les échantillons le rapport C/N et utilisé pour renseigner sur l’âge

(Graphique 6). Plus le rapport C/N est faible plus l’âge est petit et inversement.

Le rapport des dépressions ouverte (DO) sont plus élevés par rapport à SP et SV,

traduisant peut être un milieu plus détritique. Quant à l’eau de surface du lacs Salina Prêta qui a

un rapport très ceci peut être dû à une conséquence de l’activité biologique.

Rapport carbone sur azote

35,00

30,00

25,00

20,00

15,00

10,00

5,00

0,00

SP40 SPout SV70 DOs DO75 DO95 DO140 Blanc

Graphique : Rapport de C/N des différents sols extrait à l'eau mQ et à pH 12 ainsi que l'eau des lacs

16,00

14,00

12,00

10,00

8,00

6,00

4,00

2,00

0,00

Extraction avec eau mQ Extraction avec eau NaOH PH=12 Eau de surface

Échantillons de sol

Extraction avec eau mQ Extraction avec eau NaOH PH=12 Eau de surface

SP40 SPout SV70 DOs DO75 DO95 DO140 Blanc

Échantillons de sol

Ces rapport C/N présentent une forte discontinuité, et comparé au sol, le rapport C/N

augmente dans les extractions sauf pour DO95, SPout et SV70.

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Mesure de fluorescence 3D de matière organique d'origine lagunaire (Pantanal)

C. Résultat des analyses spectrales

Le test SUVA est utilisé pour comparer les échantillons entre eux. Correspond au calcul du

coefficient d‘extinction molaire à la longueur d‘onde de 254 nm et s‘affranchie de la

concentration de l‘échantillon et de la largeur de la cuve, car la valeur ABS254 est divisée par la

concentration en COD en mg.L -1 et multipliée par le chemin optique. (DE PERRE, 2009)

Indice SUVA

SUVA : sans unités

ABS : sans unités

COD : mg.L -1

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: m -1

Graphique : Indice de SUVA des différents sols extrait à l'eau mQ et à pH 12 ainsi que l'eau des lacs

120,00

100,00

80,00

60,00

40,00

20,00

0,00

Extraction avec eau mQ Extraction avec eau NaOH PH=12 Eau de surface

SP40 SPout SV70 DOs DO75 DO95 DO140 Blanc

Échantillons de sol

Le SUVA (Graphique 7) augmente avec l’aromaticité de la matière organique, il est à noter

que la matière organique extraite à pH naturel et à pH 12 n’a pas le même indice de SUVA. La MO

extraite est donc différente selon le pH d’extraction. Les sols SPout et DO 140 sont les plus

aromatiques, mais à des pH d’extraction différents.

Le SUVA des mesures sur les eaux de surface sont nettement plus bas que ceux des sols

extraits. Pour SP40, SPout, SV70 la MO extraite à pH = 12 est plus aromatique, alors que pour

DO95 et DO140 c’est inverse. À pH = 12 on a les acides humiques en plus, on s’attend donc dans

ces deux derniers cas à des acide fulvique aromatique.


Mesure de fluorescence 3D de matière organique d'origine lagunaire (Pantanal)

L’analyse par spectrofluorimètre 3D donne des résultats proches entre les 2 échantillons

de salina Prêta et entre les 4 échantillons de la dépression ouverte, donc seulement un de chaque

et représente ici (Graphique 8 à 10).

Graphique : Spectre de fluorescence de l’eau d’extraction de Salina Prêta (de gauche à droite) SP40 extrait à

l’eau mQ, SP40 extrait a l’eau mQ puis diluer a pH12, et SP40 extrait

Graphique : Spectre de fluorescence de l’eau d’extraction de Salina Prêta (de gauche à droite) SV70 extrait à

l’eau mQ, SV70 extrait a l’eau mQ puis diluer a pH12, et SV70 extrait

Graphique : Spectre de fluorescence de l’eau d’extraction de la dépression ouverte (de gauche à droite) DO

extrait a l’eau mQ, DO extrait a l’eau mQ puis diluer a pH12, et DO extrait

Les spectres de Salina Prêta et Verde sont assez proches, on constate de très légère

différence entre les différentes méthodes d’extraction des sols. Alors que les échantillons de la

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Mesure de fluorescence 3D de matière organique d'origine lagunaire (Pantanal)

dépression ouverte varie plus avec les différentes méthodes d’extraction, on voit notamment

l’apparition d’un pic de fluorescence à la longueur d’onde d’excitation 480 et émet à 500 nm.

Pour avoir une comparaison plus poussé l’utilisation de PARAFAC est nécessaire. Cette

analyse de fluorescence à permit de trouver 4 composants présents dans les différents

échantillons de sol extrait et dans l’eau des lacs (Figure 8 à 11).

Figure : Composant 1 (PARAFAC) Figure : Composent 2 (PARAFAC)

Figure : Composant 3 (PARAFAC) Figure : Composant 4 (PARAFAC)

D’après la classification de Coble et al. (1996) :

Le composent 1 se trouve dans la région des acides humiques (350/480). (Figure 8)

Le composent 2 se trouve dans la région des acides fulviques (250/470). (Figure 9)

Le composent 3 se trouve dans la région des acides fulviques et biologiques (320/400). (Figure 10)

Le composent 4 est un composent peut être terrestre, peu décrit dans la littérature. (Figure 11)

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Mesure de fluorescence 3D de matière organique d'origine lagunaire (Pantanal)

Pour comparer chaque échantillons une représentation normé (à la somme des

contributions) des contributions à la fluorescence est présentées Graphique 11 à 13.

Graphique : Contribution de la matière organique des diffèrent enchantions de sol de Salina Prêta

Composant 4

Composant 1

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0

Composant 3

Composant 2

La contribution des différent échantillons de sol prélevés au bord du lac Salina Prêta (SP)

(Graphique 11) sont relativement proche entre eux qu’ils soient extraits à pH naturel (avec l’eau

mQ) ou à pH 12 (avec la solution de NaOH). Avec une légère fluctuation pour les 2 derniers SPout.

En revanche la matière organique extraite des sols présente une différence non négligeable avec

les composent 1, 2 et 3, il ne semble donc pas y avoir de corrélations.

Le signal de l’eau de surface est différent de la MO fluorescente extraite des sols

adjacents.

Graphique : Contribution de la matière organique des diffèrent enchantions de sol de Salina Verde

Composant 4

Composant 1

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0

Composant 3

Composant 2

SP eau du lacs

SP40 mQ

SP40 mQ dilué pH12

SP40 pH12

SPout mQ

SPout mQ dilué pH12

SPout pH12

SV eau du lacs

SV70 mQ

SV70 mQ dilué pH12

SV70 pH12

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Mesure de fluorescence 3D de matière organique d'origine lagunaire (Pantanal)

Comme pour Salina Prêta (SP) les échantillons de Salina Verde (SV) (Graphique 12) la

matière organique extraite des sols est la même quel que soit le pH d’extraction. L’eau du lac est

cette fois incontestablement différente de la matière organique des sols extraits.

Remarque importante comme nous l’avons vu, plus haut seul 25% de carbone est extrait il

peut donc y avoir d’autre type de matière organique identique (ou pas) qui ne peuvent pas être

visionnés ici. Mais la matière organique fluorescente est différente.

Graphique : Contribution de la matière organique des différents échantillons de sol de la dépression ouverte

B

Composant 4

Composant 1

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0

Composant 3

Composant 2

DO eau du lacs

DO75 mQ

DO75 mQ dilué pH12

DO75 pH12

DO95 mQ

DO95 mQ dilué pH12

DO95 pH12

DOs mQ

DOs mQ dilué pH12

DOs pH12

DO140 mQ

DO140 mQ dilué pH12

DO140 pH12

Pour la dépression ouverte (Graphique 13) la même tendance est observée avec quelques

variations plus importantes dues à un plus grand nombre d’échantillons. Cependant l’eau du lac

de cette dépression est plus proche de la MO du sol environnant pour les composants 1 et 2. On

peut donc supposer des échanges entre l’eau et le sol proche du lac.

On peut également remarquer que l’allure de DO est diffèrent des profils de SP et SV,

pour les eaux de surface ; tandis que pour les matières organiques extraites, quel que soit le site

observe les mêmes contributions des composés 4 et 2 dans une moindre mesure 1 sont

présentes.

Le composant 3 : plus acide fulvique et biologique semble typiquement être un signal des

eaux de surfaces.

En analyse complémentaire, les mesures de LIF effectués montrent 3 temps de vie

différents sur les différents échantillons, or PARAFAC décompose les échantillons en 4

composants.

Tous les résultats étant très semblables un seul graphique est mis pour illustration

(Graphique 14).

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Mesure de fluorescence 3D de matière organique d'origine lagunaire (Pantanal)

Graphique : Résultats de la LIF pour l’échantillon SP40 mQ existé à 355 nm

Cette discordance peut être et due au fait que la LIF est mesuré sur 1 seule longueur

d’onde d’excitation alors que PARAFAC est effectué sur 50 longueurs d’onde d’excitation. La

longueur d’onde utilisée est 355 nm pour la LIF ce qui est au-dessus du composent 2 trouvé par

PARAFAC voir Figure 12. On ne l’observerait donc pas en LIF, on trouve 3 temps de vie au lieu de

4.

Figure : Longueur d’onde 355 utilisé en LIF superpose sur le composant 2 trouve par PARAFAC

Une analyse complémentaire de la LIF à 266 serait envisageable pour vérifier l’hypothèse

émise sur l’absence du quatrième temps de vie par rapport aux 4 composants trouvés par

PARAFAC.

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Mesure de fluorescence 3D de matière organique d'origine lagunaire (Pantanal)

D. Résultats des analyses des ions

L’analyse des ions des extractions de sol ne présentent pas de nitrite (NO2 - ) traduisant un

milieu oxygéné avec la transformation des nitrites en nitrate (NO3 - ). De plus une absence de

phosphate (PO4 2- ) montre que ces sols sont encore préservés de tous pesticide.

Remarque : les résultats des extractions des sols à pH 12 ne sont pas utilisés dû à une

forte proportion de Na + lors de l’ajout de soude pour obtenir un pH basique.

Consentration (mg/L)

4,5

4,0

3,5

3,0

2,5

2,0

1,5

1,0

0,5

0,0

Graphique : Concentration en anions majeure dans les sols extrait à l'eau mQ

Cl- F- NO3- NO2- PO43- SO42-

SP 40 Sp out SV 70 Dos DO 95 DO 75 PS 140 Blanc

Échantillons de sol

La forte proportion de sodium confirme que SP et SV sont sujet à de forte alternance

d’évaporation et d’inondation.

La chromatographie illustre une formation de carbonate de sodium alors que dans les

eaux marines c’est le carbonate de calcium qui est forme.

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Consentration (mg/L)

18,0

16,0

14,0

12,0

10,0

8,0

6,0

4,0

2,0

0,0

Mesure de fluorescence 3D de matière organique d'origine lagunaire (Pantanal)

Graphique : Concentration en cations majeure dans les sols extrait à l'eau mQ

NH4+ Ca2+ Mg2+ K+ Na+

SP 40 Sp out SV 70 Dos DO 95 DO 75 PS 140 Blanc

Échantillons de sol

La composition des eaux adjacentes ne semble pas correspondre à la dissolution des

roches.

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Mesure de fluorescence 3D de matière organique d'origine lagunaire (Pantanal)

Conclusion

L’objet de ce travail a été de déterminer s’il existe des échanges entre la matière

organique (MO) présente dans les eaux de surface et la MO présente dans les berges des

différents lacs étudiés (Salina Prêta (SP), Salina Verde (SV), et la dépression ouverte B (DO)).

Les premières observations colorimétriques des eaux d’extraction ont montré une

différence flagrante entre les échantillons SP et SV comparés à DO face au comportement entre

l’extraction à pH naturel et pH = 12. Le pH de la solution de sol est contrôlé par le pH par du sol.

Pour DO, la teneur en carbone diminue avec la profondeur, et augmente avec le pH

d’extraction. Cependant seulement une vingtaine de pourcent de carbone est extrait, les résultats

sont donc uniquement basés sur cette portion. Aucune concentration significative de carbone

inorganique ne fut décelée. Le rapport C/N permet de déterminer que DO est un milieu plus

détritique, que les Salina. De plus une forte activité biologique est présente dans les diffèrent

échantillons.

Les indices de SUVA ont permis de constater que les eaux extraites à pH 12 des Salina

Prêta et Verde sont plus aromatiques qu’à pH naturel. Et que les 2 échantillons les plus profonds

des dépressions ouvertes sont constitués d’acide fulvique aromatique. L’extraction par PARAFAC

des MEEF a mis en évidence de la présence de 4 composants (acide humique, acide fulvique,

acide fulvique et biologique, et un composant mal identifiés fortement terrestre). On remarque

une nouvelle fois que la comparaison de DO s’écarte des Salina, qui présente plus d’acide fulvique

et biologique qui semble typique des eaux de surfaces. La LIF détecte seulement 3 temps de vie

dû à sa longueur d’onde d’excitation qui est supérieure à celle d’un des composants PARAFAC.

Une vérification sera nécessaire à 266 nm.

Les résultats des ions majeurs illustrent les grandes alternances entre inondation et

évaporation par la grande présence de sodium. La chromatographie montre également la

formation de carbonate de calcium, et l’absence de dissolutions des horizons organiques.

L’ensemble de ces données permettent de conclure que la matière organique des sols

pour les Salina Prêta et Verde est faiblement corrélée avec la MO des horizons des berges, alors

que dans le cas de la dépression ouverte (DO) la corrélation semble plus forte.

Durant ce stage plusieurs hypothèses ont était mises qu’il faudra vérifier prochainement,

notamment il faudra confirmer que l’absence du 4 éme temps de vie est bien dû à la longueur

d’onde d’excitation en effectuant des analyse de LIF à 266 nm. En outre le prélèvement des eaux

échantillons ont tous eu lieux dans la même période de temps en octobre à la fin de la période de

sècheresse juste avant les pluies, il serait donc bien de prévoir des prélèvements dans d’autres

période de l’année pour comparer et vérifier si en effet il n’y a pas d’échange dans les Salina juste

après les fortes pluies automnal. Enfin d’autres techniques pourraient être utilisées notamment la

méthode isotopique.

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Mesure de fluorescence 3D de matière organique d'origine lagunaire (Pantanal)

Référence bibliographies

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Mesure de fluorescence 3D de matière organique d'origine lagunaire (Pantanal)

Table des Figures

Figure 1 : Organisation du laboratoire PROTEE ..........................................................................................................5

Figure 2 : Carte des prélèvements .............................................................................................................................6

Figure 3 : Photo de Salina Prêta (SP) ..........................................................................................................................7

Figure 4 : Photos de Salina Verde (SV) .......................................................................................................................7

Figure 5 : Photos de la dépression ouverte (DO) .......................................................................................................7

Figure 6 : Différents types de lacs ..............................................................................................................................8

Figure 7 : Carotte de prélèvement ...........................................................................................................................11

Figure 8 : Composant 1 (PARAFAC) Figure 9 : Composent 2 (PARAFAC) ......................................................22

Figure 10 : Composant 3 (PARAFAC) Figure 11 : Composant 4 (PARAFAC) ..................................................22

Figure 12 : Longueur d’onde 355 utilisé en LIF superpose sur le composant 2 trouve par PARAFAC......................25

Table des Tableaux

Tableau 1 : Concentrations en carbone dans différentes régions ...........................................................................10

Tableau 2 : Nom des différents échantillons analysé et coordonné GPS .................................................................11

Tableau 3 : Dilutions des différents échantillons pour la fluorescence, et la LIF. ....................................................13

Tableau 4 : Comparaisons des échantillons macroscopique ....................................................................................15

Table des graphiques

Graphique 1 : pH des différents sols extrait à l'eau mQ et à pH 12 ainsi que l'eau des lacs ...................................16

Graphique 2 : Carbone total dans les différents sols ..............................................................................................17

Graphique 3 : NPOC extrait des sols à l'eau mQ et à pH 12 ainsi que l'eau des lacs ...............................................17

Graphique 4 : Pourcentage du C extrait des sols à l'eau mQ et à pH 12 .................................................................18

Graphique 5 : Azote total extrait des sols à l'eau mQ et à pH 12 ainsi que l'eau des lacs ......................................19

Graphique 6 : Rapport de C/N des différents sols extrait à l'eau mQ et à pH 12 ainsi que l'eau des lacs ..............19

Graphique 7 : Indice de SUVA des différents sols extrait à l'eau mQ et à pH 12 ainsi que l'eau des lacs ...............20

Graphique 8 : Spectre de fluorescence de l’eau d’extraction de Salina Prêta (de gauche à droite) SP40 extrait à

l’eau mQ, SP40 extrait a l’eau mQ puis diluer a pH12, et SP40 extrait ....................................................................21

Graphique 9 : Spectre de fluorescence de l’eau d’extraction de Salina Prêta (de gauche à droite) SV70 extrait à

l’eau mQ, SV70 extrait a l’eau mQ puis diluer a pH12, et SV70 extrait....................................................................21

Graphique 10 : Spectre de fluorescence de l’eau d’extraction de la dépression ouverte (de gauche à droite) DO

extrait a l’eau mQ, DO extrait a l’eau mQ puis diluer a pH12, et DO extrait ...........................................................21

Graphique 11 : Contribution de la matière organique des diffèrent enchantions de sol de Salina Prêta ..............23

Graphique 12 : Contribution de la matière organique des diffèrent enchantions de sol de Salina Verde .............23

Graphique 13 : Contribution de la matière organique des différents échantillons de sol de la dépression ouverte

B ...............................................................................................................................................................................24

Graphique 14 : Résultats de la LIF pour l’échantillon SP40 mQ existé à 355 nm ....................................................25

Graphique 15 : Concentration en anions majeure dans les sols extrait à l'eau mQ ...............................................26

Graphique 16 : Concentration en cations majeure dans les sols extrait à l'eau mQ ...............................................27

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Annexe

Mesure de fluorescence 3D de matière organique d'origine lagunaire (Pantanal)

A. Budget

Le budget est une approximation faite sur le tarif des analyses qui englobe le matériel

nécessaire, et les coûts de l’analyse (prenant en compte l’usure). Les montants sont calculés Hors

taxe car les tarifs utilisés sont pour les entreprises extérieure, or les analyses étant faite en

interne la TVA n’est pas comptabilisé.

Quantité Analyse Prix unitaire Montant (HT)

174 Chromatographie 10,00 € 1 740,00 €

47 Fluorescence 25,00 € 1 175,00 €

12 IC 10,00 € 120,00 €

20 MES 5,00 € 100,00 €

16 NPOC 10,00 € 160,00 €

16 NT 10,00 € 160,00 €

54 TC 10,00 € 540,00 €

16 UV 10,00 € 160,00 €

TOTAL (HT)

4 155,00 €

Le budget assez conséquent, vient en partie d’un enchainement de problème dans le

passeur d’échantillon du chromatographe, et d’une première analyse (faite pour les anions puis

pour les cations) pour situe la gamme des concentrations de ces échantillons jamais analyse

jusqu’à présent.

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Mesure de fluorescence 3D de matière organique d'origine lagunaire (Pantanal)

B. Histogramme du protocole

DDD

D

DDD

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Remarque important : les histogrammes en bleu ciel des eaux de surface dans ce tableau ne sont pas ne sont pas à la même échelle que les eaux d’extraction

correspondantes (vert et bleu fonce). C’est pourvoir observé les faibles variations entre les extractions à l’eau mQ et à pH 12.

eauDO 0,14 0,07 0,11 0,03 0,31 0,00 52,49 0,11 0,11 0,00 0,33 0,24 0,20 0,02 0,21 0,01 0,19 0,01 1,14 0,01 0,98 0,08

eauSP 11,95 0,16 0,64 0,01 0,51 0,01 83,70 0,67 6,39 0,06 31,29 0,78 2,40 0,46 4,28 0,06 0,49 0,09 57,45 0,59 156,75 0,22

eauSV 56,21 0,05 0,78 0,04 0,31 0,00 62,92 0,16 n.a. n.a. 0,16 0,02 1,27 0,00 0,78 0,33 n.a n.a 158,95 0,09 322,49 1,78

DO140 0,68 0,06 0,07 0,00 1,21 0,00 n.a. n.a. n.a. n.a. 0,63 0,07 0,77 0,03 0,98 0,07 0,17 0,09 0,45 0,06 17,03 0,00

Blanc 0,78 0,00 0,04 0,18 0,39 0,01 n.a. n.a. n.a. n.a. 0,11 n.a. n.a. n.a. 0,27 0,63 0,06 0,16 0,24 0,08 25,55 0,00

Mesure de fluorescence 3D de matière organique d'origine lagunaire (Pantanal)

C. Tableaux récapitulatifs

DO75 0,72 0,04 0,15 0,00 0,43 0,01 n.a. n.a. n.a. n.a. 0,17 0,01 n.a. n.a. 2,21 0,28 0,10 0,76 0,36 0,06 18,19 0,07

DO95 0,74 0,06 0,08 0,02 0,72 0,01 n.a. n.a. n.a. n.a. 0,23 0,05 n.a. n.a. 3,67 0,63 0,45 0,04 0,49 0,00 19,06 0,00

SV70 1,39 0,01 0,21 0,01 0,85 0,01 n.a. n.a. n.a. n.a. 0,43 0,01 n.a. n.a. 1,50 0,80 0,16 0,19 3,59 0,06 17,83 0,12

DOs 0,50 0,17 0,07 0,01 3,31 0,02 n.a. n.a. 0,45 n.a. 0,19 0,07 0,38 0,69 2,94 0,98 0,16 0,01 0,38 0,25 17,86 0,02

SP40 0,78 0,00 0,21 0,02 3,29 0,01 n.a. n.a. n.a. n.a. 1,01 0,01 n.a. n.a. 5,25 0,11 0,16 n.a. 3,28 0,08 43,14 0,02

SPout 0,70 0,01 0,93 0,02 2,51 0,07 n.a. n.a. n.a. n.a. 0,58 0,35 n.a. n.a. 2,50 0,23 0,06 0,04 7,05 0,07 57,68 0,00

DO140 0,75 0,08 0,19 0,11 2,69 0,12 n.a. n.a. n.a. n.a. 0,23 0,28 0,70 n.a. n.a. n.a. 0,20 n.a. 0,65 n.a. 0,51 n.a.

Blanc 0,62 0,00 0,08 0,30 1,88 0,01 n.a. n.a. n.a. n.a. 0,73 0,03 0,67 n.a. 2,57 0,09 0,18 0,43 0,41 0,06 0,43 0,16

DO75 0,72 0,01 0,03 n.a. 2,42 0,05 n.a. n.a. n.a. n.a. 0,11 n.a. 0,08 0,12 0,08 0,12 0,10 0,03 0,28 0,03 0,26 0,13

DO95 0,55 0,02 0,10 0,11 1,62 0,01 n.a. n.a. n.a. n.a. 0,57 0,02 0,38 0,14 2,08 0,11 0,31 0,64 0,47 0,04 0,74 0,11

SV70 3,98 0,03 0,18 0,04 2,48 0,05 n.a. n.a. n.a. n.a. 0,48 0,30 n.a. n.a. 8,87 0,08 0,36 0,24 2,23 0,06 5,04 0,01

DOs 0,64 0,01 0,04 0,05 1,44 0,01 n.a. n.a. n.a. n.a. 0,12 0,04 0,22 0,11 1,72 n.a. 0,11 0,21 0,25 0,07 0,25 0,41

SP40 0,61 0,02 0,21 0,01 1,83 0,03 n.a. n.a. n.a. n.a. 1,12 0,04 n.a. n.a. 5,10 0,08 0,12 0,69 1,03 0,03 1,17 0,00

SPout 0,37 0,02 0,95 0,00 0,57 0,01 n.a. n.a. n.a. n.a. 0,86 0,01 n.a. n.a. 5,27 0,23 0,13 0,66 10,79 0,00 15,31 0,00

mg/L STD mg/L STD mg/L STD mg/L STD mg/L STD mg/L STD mg/L STD mg/L STD mg/L STD mg/L STD mg/L STD

Cl -

F -

NO 3

-

NO 2

-

PO 4

3-

SO 4

2-

NH 4

+

Ca 2+

Mg 2+

K +

Na +

PH :

0 7 12 14

17 eau Salina Pretta eauSP 8,97

- - - - 31,63 0,38 14,73 0,91 - - 2,15 1 - 9,15

18 eau Salina Verde eauSV 10,26

- - - - 100,10 0,83 16,39 0,42 - - 6,11 1 - 2,55

19 eau DEP.OUV.B eauDO 6,65

- - - - 19,77 0,10 2,23 1,40 - - 8,87 1 - 4,12

9 Bh Salina Prêta 40 cm SP40 11,81 0,39 0,03 0,00 0,00 54,90 1,37 9,77 0,97 14,21 0,75 5,62 84 25,05 45,64

10 Bh Salina Prêta outre ado SPout 11,65 0,30 0,03 0,00 0,00 75,85 2,55 21,38 1,01 25,37 1,45 3,55 219 65,81 86,76

11 Bh Salina Verde 70 cm SV70 11,82 0,30 0,03 0,00 0,00 74,75 10,28 18,36 1,24 25,59 2,94 4,07 112 33,50 44,82

12 DEP.OUV.B Surface DOs 10,92 1,18 0,07 0,00 0,00 263,50 0,92 20,76 1,09 22,51 1,17 12,70 134 40,27 15,28

13 DEP.OUV.B 75 cm Bh DO75 11,72 0,32 0,02 0,00 0,00 64,55 0,41 4,92 0,41 20,27 1,04 13,13 67 19,98 30,95

14 DEP.OUV.B 95 cm Bh DO95 11,91 0,13 0,01 0,00 0,00 25,66 0,52 17,09 1,81 20,34 1,04 1,50 15 4,35 16,97

15 DEP.OUV.B 140 cm Bh DO140 11,88 0,15 0,01 0,00 0,00 27,73 0,55 5,36 0,33 19,03 0,98 5,18 27 7,96 28,72

16 Blanc eau azide Blanc 10,01

- - - - 1,59 1,19 0,00 0,00 - - - 1 0,25 15,55

UV/Fluo/LIF

Sol mQ PH12 % C dans sol erreur % C dans sol Pourcentage

POC TC POC IC

NPOC NT % C extrait

Rapport C/N Dilution

PH

erreur (RSD)

erreur (RSD) Pourcentage Erreur

ABS 254 SUVA

mg C/L

mg N/L

(sans unite) pour

d'erreur

(en %)

(en %) Extrait %Extrait

ABS254 < 0,3

1 Bh Salina Prêta 40 cm SP40 9,21 0,39 0,03 0,00 0,00 31,91 1,29 3,44 1,04 8,26 0,43 9,27 41 12,36 38,73

2 Bh Salina Prêta outre ado SPout 8,84 0,30 0,03 0,00 0,00 64,00 1,28 25,48 4,14 21,08 1,11 2,51 45 16,10 25,15

3 Bh Salina Verde 70 cm SV70 8,29 0,30 0,03 0,00 0,00 35,45 1,44 5,67 1,78 12,14 0,64 6,25 54 0,85 2,41

4 DEP.OUV.B Surface DOs 5,57 1,18 0,07 0,00 0,00 11,19 1,40 2,36 0,75 0,95 0,05 4,73 3 0,85 7,63

5 DEP.OUV.B 75 cm Bh DO75 6,42 0,32 0,02 0,00 0,00 14,34 1,24 1,35 1,60 4,50 0,24 10,62 15 4,49 31,33

6 DEP.OUV.B 95 cm Bh DO95 5,92 0,13 0,01 0,00 0,00 5,49 0,89 4,09 0,76 4,35 0,23 1,34 5 1,57 28,56

7 DEP.OUV.B 140 cm Bh DO140 6,54 0,15 0,01 0,00 0,00 1,79 3,42 0,15 4,21 1,23 0,08 11,77 6 1,73 97,07

8 Blanc eau azide Blanc 7,11

- - - - 5,37 0,80 1,43 0,55 - - 3,75 1 0,24 4,48

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Eau de

surface

Extraction avec eau NaOH PH=12

Extraction avec eau mQ

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