Les fleuves arctiques, important vecteur de mercure vers l'océan Arctique
Publié par Adrien le 29/11/2018 à 08:00
Source: CNRS-INSU
Une nouvelle étude menée par une équipe internationale montre que les fleuves arctiques transportent de grandes quantités de mercure vers l'océan Arctique. Les résultats obtenus par cette équipe, fournissent la pièce manquante d'un puzzle qui permet de comprendre comment les émissions anthropiques de mercure des latitudes moyennes ont contribué à polluer l'une des régions les plus préservées de notre planète (Une planète est un corps céleste orbitant autour du Soleil ou d'une autre étoile de l'Univers et possédant une masse suffisante pour que sa gravité la...). Jusqu'à récemment, on supposait que les émissions de mercure atteignaient l'Arctique (L’Arctique est la région entourant le pôle nord de la Terre, à l’intérieur et aux abords du cercle polaire. Elle se situe à l'opposé de l'Antarctique. L'Arctique inclut...) par voie atmosphérique pour y contaminer l'écosystème marin. L'étude révèle que les fleuves arctiques rejettent plus de mercure dans l'océan Arctique (L'océan Arctique, ou océan glacial Arctique, s'étend sur une surface de 14 090 000 km², ce qui en fait le plus petit océan. Il recouvre l'ensemble...) que les dépôts atmosphériques. Les chercheurs ont intégré leurs résultats dans un modèle 3D océan-atmosphère et ont trouvé un transfert net annuel de mercure de l'océan (Un océan est souvent défini, en géographie, comme une vaste étendue d'eau salée. En fait, il s'agit plutôt d'un volume, dont l'eau est en permanence...) Arctique vers l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :), ce qui constitue un nouveau paradigme sur le cycle du mercure dans les hautes latitudes.


Le cycle du mercure dans l'Arctique, qui fait apparaître les flux nets (tonnes métriques par an) entre les différents réservoirs terrestres, marins et atmosphériques (tonnes métriques). La zone hachurée représente le flux de Hg provoqué par l'érosion côtière. Le flux important de mercure dans les rivières (flèche violette) confirme un nouveau paradigme selon lequel la végétation (La végétation est l'ensemble des plantes (la flore) sauvages ou cultivées qui poussent sur une surface donnée de sol, ou dans un milieu...) de la toundra absorbe le Hg atmosphérique et le transmets par biais des grands fleuves vers l'océan Arctique. Image de Sonke et al., 2018, PNAS.

Les concentrations en mercure (Hg) dans la faune marine arctique sont parmi les plus élevées au monde (Le mot monde peut désigner :) et affectent les populations autochtones qui dépendent des produits de la mer (Le terme de mer recouvre plusieurs réalités.). En l'absence de sources importantes d'émissions de Hg dans la région Arctique, les scientifiques se sont questionnés sur les sources et les voies de transports (Le transport, du latin trans, au-delà, et portare, porter, est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre.) du Hg des moyennes latitudes vers les hautes latitudes.

La découverte en 1998 de dépôts atmosphériques massifs de Hg, liés à des oxydants halogènes réactifs dérivés de la glace (La glace est de l'eau à l'état solide.) de mer, a alimenté un paradigme selon lequel les émissions urbaines et industrielles de Hg des latitudes moyennes atteignaient l'Arctique exclusivement par voie atmosphérique. Or, des recherches ultérieures ont montré que 70 à 80% du Hg déposé est photochimiquement réémis dans l'atmosphère seulement quelques heures (L'heure est une unité de mesure  :) après le dépôt. En 2012, un modèle 3D couplé océan-atmosphère du cycle arctique du mercure suggérait une source manquante pour expliquer les apports de Hg dans l'océan Arctique. Il a été proposé que les apports via les fleuves arctiques était potentiellement cette source. En particulier les fleuves russes qui représentent 80% des apports en eaux des continents vers l'océan.

En l'absence d'observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique...) saisonnières sur les rivières russes, Jeroen Sonke du laboratoire Géoscience Environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux...) Toulouse (GET) s'est associé à ses collègues Oleg Pokrovsky du GET et Roman Teisserenc du laboratoire d'Ecologie Fonctionnelle (En mathématiques, le terme fonctionnelle se réfère à certaines fonctions. Initialement, le terme désignait les fonctions qui en prennent d'autres en argument....) et Environnement (EcoLab) pour rassembler les pièces manquantes. De 2012 à 2016, ils ont mesuré à très haute fréquence (La bande des très haute fréquence (very high frequency/VHF) est la partie du spectre radioélectrique s'étendant de 30 MHz à 300 MHz, soit de 1 à 10 m de longueur d'onde.) et sur les différentes saisons les niveaux de Hg dans les fleuves Ienisseï et Severnaïa Dvina. Leurs conclusions, publiées dans la revue PNAS, confirment que les fleuves russes transportent de grandes quantités de Hg vers l'océan Arctique. Les résultats ont ensuite été intégrés dans un modèle 3D du cycle de Hg en Arctique, mis au point (Graphie) par des collègues de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission...) de Harvard.

Les chercheurs ont confirmé ce à quoi ils s'attendaient: les émissions anthropiques de Hg n'atteignent pas directement l'écosystème de l'océan Arctique. Au lieu de cela, le Hg anthropique émis est absorbé toute l'année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) par la végétation et les sols de la toundra arctique. La fonte des neiges (La fonte des neiges, également appelée fonte nivale, est un phénomène climatique saisonnier des régions tempérées qui réside dans la transformation en eau liquide, sous l'effet de la...) au printemps (Le printemps (du latin primus, premier, et tempus, temps, cette saison marquant autrefois le début de l'année) est l'une des quatre saisons des zones tempérées, précédant l'été...) mobilise une fraction de Hg de la toundra, lié au carbone (Le carbone est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole C, de numéro atomique 6 et de masse atomique 12,0107.) provenant des plantes, via les rivières et fleuves jusqu'à l'océan Arctique, où le Hg devient disponible pour le réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est...) trophique marin. Le modèle 3D suggère qu'une grande partie du Hg fluvial est réduite de manière photochimique à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois...) de l'océan Arctique et est émise vers l'atmosphère. Celle-ci devenant un puit plutôt qu'une source de Hg.Le budget (Un budget est un document comptable prévisionnel distinguant les recettes et les dépenses.) fluvial de Hg, associé aux observations récentes sur l'absorption ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise par une autre entité, par exemple, un atome qui...) de Hg atmosphérique par la toundra et la dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) du mercure dans l'océan Arctique, offre une vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) cohérente du cycle du Hg dans l'Arctique où les écosystèmes continentaux acheminent des émissions anthropiques de Hg vers l'océan Arctique via des fleuves et où l'Arctique exporte du Hg vers l'atmosphère, à l'océan Atlantique (L'océan Atlantique est l'un des cinq océans de la Terre. Sa superficie de 106 000 000 km² en fait le deuxième par la taille derrière...) et aux sédiments marins.

Le réchauffement arctique actuel et le dégel du pergélisol risquent de mobiliser de grandes quantités de sol de toundra riche en Hg vers l'océan Arctique via les rivières, augmentant ainsi potentiellement les risques pour la santé (La santé est un état de complet bien-être physique, mental et social, et ne consiste pas seulement en une absence de maladie ou d'infirmité.) humaine.L'étude a été financée par les contrats CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) Chantier Arctique, projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande diversité de contribution, et...) PARCS, FP7- PEOPLE-2010-RG #277059 TOMCAR-Permafrost, ERC Starting Grant No 258537, et IPEV programme No1208, projet MESSI.
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