Etude des concentrations en éléments minéraux dans les dépôts de Yedoma via l’utilisation d’un instrument de fluorescence à rayons X (pXRF) et de l’impact du dégel de ces sols sur la libération en éléments

Details

Supervisors

Opfergelt, Sophie

Faculty

Faculté des bioingénieurs

Degree label

Master [120] : bioingénieur en sciences et technologies de l'environnement

Abstract

Le pergélisol couvre près d’un quart des surfaces exposées de nos continents dans l’Hémisphère Nord. Le pergélisol désigne tout type de sol se trouvant à une température égale ou inférieure à 0°C pour une période d’au moins deux années consécutives. Le réchauffement climatique commence à engendrer des effets directs visibles sur notre environnement, surtout sur les Yedomas, pergélisol particulièrement épais et riche en glace. L’augmentation des températures atmosphériques a pour conséquence directe l’effondrement abrupt de la structure des Yedomas. Ces effondrements, aussi appelés processus thermo-karstiques, sont provoqués lorsque la glace, présente en excès, se transforme en eau, laissant un vide au sein de la structure de sol lors de l’infiltration de cette eau. Lors d’un processus thermo-karstique, les constituants piégés en profondeur au sein des dépôts gelés deviennent soudainement sujets à une remobilisation (éléments minéraux) ou à une minéralisation (éléments organiques). En effet, les pergélisols contiennent deux fois plus de carbone sous forme de carbone organique gelé que le carbone actuellement présent dans l’atmosphère, les Yedomas contribuant pour 25 à 35% de ce pool en carbone. La minéralisation du carbone organique par les microorganismes est une source potentielle d’émission d’une importante quantité de gaz à effet de serre (CO2 et CH4). L’augmentation de ces gaz dans l’atmosphère induit une augmentation de la température atmosphérique et une boucle de rétroaction positive, aussi appelée Permafrost Carbon Feedback, se crée. Ce Permafrost Carbon Feedback n’est toujours pas, à l’heure actuelle, implémenté dans les modèles de prédiction du GIEC sur l’évolution du climat. La plupart des études menées se focalisant sur les stocks et la libération des éléments organiques, très peu d’attention a été prêtée aux éléments minéraux qui ont pourtant un rôle majeur sur la croissance des populations microbiennes, sur la stabilisation de la matière organique et donc sur la vitesse de dégradation de celle-ci. Ce mémoire vise à quantifier les éléments minéraux dans les Yedomas, et à évaluer la libération de ces éléments lors d’un dégel, diminuant ainsi le manque de connaissance sur les constituants minéraux des Yedomas, une étape nécessaire pour permettre à l’avenir de comprendre l’influence des constituants minéraux des pergélisols sur le Permafrost Carbon Feedback. La quantification des éléments minéraux est étudiée via l’utilisation d’un appareil portable de fluorescence à rayons X (pXRF), instrument pertinent par sa fiabilité, son faible coût et sa rapidité d’analyse mais encore rarement mis en œuvre dans l’étude de pergélisol. Malgré certains effets délétères, liés à la teneur en matière organique notamment, le pXRF est un outil très avantageux à utiliser pour la mesure d’éléments minéraux des Yedomas tels que Ca, K, Fe, Ti, Sr, Zr et, dans une moindre mesure, Al, Si, Zn et Mn. Lors d’une expérience de dégel de Yedoma en conditions contrôlées, la libération en éléments minéraux (Ca, S, K, Na, Mg) et en matières organiques dissoutes s’est avérée importante et soutenue dans le temps. La présence de phases minérales hautement solubles (notamment le gypse) contribuerait fortement à la libération des éléments. Cette expérience tend à démontrer que le dégel des Yedomas peut contribuer à l’augmentation des concentrations en éléments qui est reportée dans les rivières de l’Arctique créant ainsi des « hotspots » nutritifs favorisant le développement des microorganismes.