TREMOR

Transfert des éléments traces métalliques par la matière organique dissoute colorée

La particularité des sols côtiers de Nouvelle-Calédonie est d’être essentiellement formés de latérites, exploitées depuis des décennies pour leurs teneurs en éléments traces métalliques (ETM) tels que le nickel, le chrome, le cobalt ou le manganèse.

De par sa forte productivité en matière organique, la mangrove constitue un réservoir important de matière organique dissoute (MOD) qui peut être transportée vers l’Océan sur de grandes distances.

Les observations menées soulèvent la question du rôle puit/source que joue la mangrove vis-à-vis de la dynamique des ETM à l’interface Terre-Mer à l’aval des massifs miniers de Nouvelle-Calédonie.

Le projet TREMOR a ainsi, pour objectif d’apporter des éléments de réponses à cette question en s’appuyant sur les propriétés de fluorescence d’une fraction de la MOD, appelée Matière Organique Dissoute Fluorescente ou MODF, pour :

  • mieux comprendre l’origine, les sources et les puits de la MODF identifiée dans les rivières et dans le lagon de Nouvelle-Calédonie ;
  • évaluer l’influence de cette MODF sur la dissémination et la toxicité des ETM au sein du littoral à l’aval des sites miniers de Nouvelle-Calédonie.

Le projet TREMOR utilisera des validations de données de spectrofluorométrie (matrices d’excitation-émission de fluorescence ou MEEFs) par des mesures in situ à l’aide de techniques optiques (absorbance et fluorescence).

Une fois ces validations obtenues, les données de spectrofluorométrie pourront être utilisées pour caractériser les différents constituants de la MODF.

Les échantillons seront prélevés le long de continuums rivière - mangrove - zone lagonaire, et ceci le long de 3 transects dans le lagon de Koné

Les résultats du projet TREMOR apporteront ainsi des informations importantes sur la caractérisation de la matière organique dissoute (MOD) colorée fluorescente et sur l’évaluation de ses capacités de complexation vis-à-vis des ETM.

Si ces résultats s’avèrent convaincants, cette technique peu coûteuse pourra être généralisée à d’autres contextes, aussi bien en eaux salées qu’en eaux douces.

Durée de projet 36 mois

Date de début projet
mars 2018
Date (estimée) de fin de projet
mars 2021
Organisme porteur du projet
Porteur de projet
IRD
Responsable scientifique
Porteur du projet
Cécile Dupouy
:
260 729
Partenaires associés

La particularité des sols côtiers de Nouvelle-Calédonie est d’être essentiellement formés de latérites, exploitées depuis des décennies pour leurs teneurs en éléments traces métalliques (ETM) tels que le nickel, le chrome, le cobalt ou le manganèse.

Du fait de la dissémination de ces ETM et de leur toxicité potentielle, cette exploitation est susceptible d’impacter durablement les écosystèmes côtiers et d’affecter leur biodiversité (macro- et micro-organismes pélagiques et benthiques).

Par sa position à l’interface Terre-Mer, la mangrove peut exercer un rôle de filtre entre les massifs miniers et ces écosystèmes côtiers, dont le lagon calédonien, partiellement inscrit au patrimoine mondial de l’Humanité par l’UNESCO.

De par sa forte productivité en matière organique, la mangrove constitue un réservoir important de matière organique dissoute (MOD) qui peut être transportée vers l’Océan sur de grandes distances.

La MOD joue un rôle clé dans le cycle océanique du carbone, en représentant une fraction importante du carbone terrestre. La partie colorée de la matière organique dissoute (appelée Matière Organique Dissoute Colorée ou MODC) est composée de fractions de chaînes carbonées contenues dans la fraction inférieure à 0.2 μm. Fractions qui absorbent fortement les radiations aux longueurs d’onde UV.
Cette propriété optique lui confère un rôle de parapluie solaire pour les coraux tropicaux et permet d’utiliser la télédétection satellite (couleur de l’eau) pour la quantifier à grande échelle.

La MOD, avec sa capacité à complexer les ETM, peut participer à leur dispersion vers le lagon. Néanmoins, une fois complexés, les ETM sont plus difficilement assimilables par le vivant, ce qui limite leur bioaccumulation et peut conférer à la MOD un pouvoir détoxifiant en zone lagonaire.

Le projet TREMOR a pour ambition de compléter les études initiées, récemment en Nouvelle-Calédonie par le MIO via un travail de thèse sur la « Dynamique de la matière organique dissoute colorée et fluorescente en zone lagonaire tropicale dans le Pacifique Sud - Nouvelle Calédonie : influences climatiques et anthropogéniques » (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).

La caractérisation des constituants de la MODF dans les eaux des rivières et leur devenir dans les eaux du lagon permettra de :

  • préciser l’origine de la MODF et son cheminement depuis les massifs jusqu’aux lagons, à l'aide de PARAFAC qui est un outil de décomposition des signaux complexes ;
  • mieux comprendre l’influence des processus de dégradation bactérienne au cours de son transit et durant la diagenèse précoce ;
  • évaluer la capacité de complexation des différents constituants de cette MODF vis-à-vis des ETM afin de mieux estimer leurs contributions respectives à la dissémination et la toxicité des ETM au sein du littoral calédonien.

Les échantillons étudiés dans le cadre du projet TREMOR seront prélevés le long de continuums rivière - mangrove - zone lagonaire, et ceci le long de 3 transects dans le lagon de Koné:

  • le 1er transect suit la rivière Témala qui se jette en baie de Chasseloup. Ce premier transect est associé à un faible impact minier;
  • le 2ème transect suit la rivière Coco qui se jette dans la baie de Vavouto. Ce deuxième transect est associé à un fort impact minier, avec une contribution supplémentaire potentielle du site industriel KNS;
  • le 3ème transect suit la rivière Confiance qui se jette dans la baie de Katavili. Ce deuxième transect est également associé à un fort impact minier, mais avec une contribution supplémentaire potentielle plutôt d’ordre urbaine (ville de Koné).

En comparaison de ces sites impactés, la station d’observation pérenne MOISE, située à Basse Caui en face de la Baie Maa dans le lagon sud-ouest, est suivie régulièrement par l’IRD (sortie mensuelle) depuis plusieurs années.

Par ailleurs, d’autres sites d’études peuvent être envisagés, notamment en lien avec les autres projets financés par le Programme au fil de l’Eau du CRESICA (projet SEARSE (Ifremer), par exemple).

Le projet TREMOR bénéficiera de la mise en activité récente (octobre 2017) d’un spectrofluorimètre haute sensibilité de dernière génération en Nouvelle-Calédonie (UMR IRD MIO). Cet instrument permettra de réaliser les analyses de MODF et les expériences de complexation des ETM sur des échantillons frais (absence de biais liés à la conservation).

De plus, la mise en service récente d’un ICP-MS au sein du LAMA (US IRD IMAGO) permettra de coupler localement ces analyses de spectrofluorimétrie avec celles des concentrations en ETM dans les échantillons d’eaux étudiés.

Deux facteurs seront pris en compte lors des campagnes d’échantillonnage.

les saisons : dynamique lente
La saison sèche correspond à des apports faibles au lagon et la saison des pluies correspondant à des apports élevés au lagon). Cette prise en compte permettra de repositionner les observations sur le traçage des sources et la dynamique de la MODF, ainsi que sa capacité de complexation vis-à-vis des ETM, dans la variabilité saisonnière type d’une année.

la marée : dynamique rapide
L’influence de la marée sera appréhendée par un échantillonnage horaire durant 12 ou 24 heures à une station amont mangrove et une station aval mangrove pour chaque transect) (Mounier et al., 2018). La comparaison des résultats obtenus durant ces séries temporelles permettra de séparer les effets jour-nuit de ceux liés à la marée.

Le plan d’échantillonnage du projet TREMOR nécessitera ainsi l’analyse d’environ 120 échantillons, dont une quinzaine d’échantillons représentatifs des milieux traversés qui seront utilisés pour les expériences de complexation des ETM.

Des expérimentations du potentiel des analyses par spectrofluorométrie pour identifier les composants de la MODF ont d’ores et déjà été réalisées :

  • en janvier 2018 dans le lagon de Koné à l’occasion d’une mission d’un mois réalisée par le MIO avec le navire ALIS dans le cadre du projet UECOCOT (suivi des échanges aux passes entre lagon et large à travers les barrières coralliennes)
  • en Avril 2018 sur des sédiments du lagon de Koné échantillonnés dans le cadre du projet DYNAMINE.

Ces premières analyses ont été ensuite complétées par celles réalisées entre mars et juin 2018 sur des échantillons collectés le long des transects Coco et Témala dans le cadre du stage de Master 2 de Laura Boher.

  • en juillet 2018, lors de la venue de Stéphane Mounier pour une formation à la spectrofluorimétrie, une mission a été réalisée sur les mêmes sites, ce qui a permis de compléter ces analyses.

Les résultats de ces diverses campagnes sont en cours d’interprétation.

Site de prélèvement du projet TREMOR
Le site amont mangrove du transect Témala du  projet TREMOR – copyright Cécile Dupouy
Spectrofluorimètre Perkin Elmer LS55 avec préleveur automatique (premier plan) – copyright Cécile Dupouy
Exemple d’un prélèvement d’eau filtrée  dans le lagon de Koné  – copyright Cécile Dupouy
Exemple de mesures in situ de pH et conductivité dans l’un des sites mangrove du transect Coco