Beatriz Martins

Étudiante 3è cycle

Département de chimie, Université Laval

Pavillon Alexandre-Vachon
1045 avenue de la Médecine
Université Laval
Québec
Québec, Canada
G1V 0A6

351218429177
beatriz.martins@tecnico.ulisboa.pt

Direction

Projet de recherche

La biogéochimie, le devenir et l’impact du mercure sous l’influence du dégel du pergélisol dans les écosystèmes subarctiques

Introduction

L'augmentation globale de la température est amplifiée dans l'Arctique, entraînant un dégel rapide du pergélisol et la mobilisation consécutive de contaminants, tels que le mercure (Hg), qui étaient auparavant bloqués dans le pergélisol. Les quelques études publiées sur le Hg dans le pergélisol ont montré que la méthylation du Hg dans le pergélisol augmente avec la température, et que les mares de thermokarst offrent des conditions favorables pour la production biotique de méthylmercure (MMHg). Ce projet de doctorat vise à: quantifier les taux de méthylation du Hg et de déméthylation du MMHg dans l’eau et les sédiments des mares de thermokarst; quantifier les flux de Hg, MMHg et de mercure élémentaire (Hg(0)) à travers les interfaces sédiment/eau et eau/atmosphère; déterminer le fractionnement d’isotope stable du Hg dans les systèmes de pergélisol; ainsi qu'évaluer l'impact du dégel du pergélisol sur le relargage du Hg et son impact potentiel sur la faune et les populations autochtones.

Objectifs

Les objectifs suivants sont proposés:

Obj1) Quantifier les taux de méthylation du Hg et de déméthylation du MMHg dans les sédiments et l'eau des mares de thermokarst et identifier les facteurs biotiques et abiotiques qui les contrôlent;
Obj2) Évaluer les processus biologiques et abiotiques responsables de la réduction et de l'oxydation du Hg dans les mares de thermokarst et leur influence sur le stock de mercure (et de méthylmercure);
Obj3) Quantifier les flux de Hg, MMHg et Hg(0) à travers les interfaces sédiment/eau et eau/atmosphère;
Obj4) Déterminer les rapports isotopiques stables du Hg dans les systèmes de pergélisol impactés et explorer la possibilité d'utiliser les rapports isotopiques du Hg comme traceurs de source pour le transport hydrologique et atmosphérique;
Obj5) Évaluer l'impact du dégel du pergélisol sur la libération du Hg et estimer son impact potentiel sur la faune et les populations autochtones.

Sites d'étude

Deux sites ont été choisis au Nunavik (Canada) pour ce plan de travail: la vallée de la rivière Sasapimakwananisikw (SAS) dans la région de Kuujjuarapik/Whapmagoostui et la vallée de la rivière George dans la région de Kangiqsualujjuaq. Le site SAS se trouve dans une zone de pergélisol sporadique, tandis que le site de Kangiqsualujjuaq se trouve dans une zone de pergélisol discontinu. Les deux sites ont connu des taux élevés de dégradation du pergélisol au cours des deux dernières décennies et se trouvent un nombre abondant de mares de thermokarst, le modèle utilisé dans ce projet de doctorat.

Matériel et méthodes

La méthodologie de ce projet de recherche comprend quatre volets :

T1 - Taux de méthylation/déméthylation du Hg:

Incubation d'échantillons avec des marqueurs enrichis en 199Hg and MM201Hg et expériences d’amendement;
Mesure de THg et MMHg;
Caractériser le potentiel génétique des voies biotiques du Hg et les groupes procaryotes impliqués.

T2 - Flux de Hg, MMHg et Hg(0):

Mesure du DGM et échanges de Hg entre eau/atmosphère;
Échantillonnage d'eau à plusieurs profondeurs et analyses du Hg et MMHg.

T3 - Rapports d'isotopes stables de Hg:

Échantillonnage d'eau au milieu de la colonne d'eau et de sédiments;
Digestion ou préconcentration;
Analyses par CV-MC-ICPMS.

T4 - Impact sur la faune et la population indigène:

Exposition des espèces à l'eau des lacs des deux sites dans des réservoirs d'eau, oxygénés et exposés à la lumière;
Analyser l'effet écotoxicologique de l'exposition des organismes à l'eau du lac;
Modélisation des espèces sur la base de la théorie du DEB.

Résultats attendus

Les résultats de cette étude fourniront des informations importantes à la communauté scientifique et aux décideurs pour évaluer l'importance du dégel du pergélisol sur le relargage de Hg dans les régions subarctiques. Les résultats fourniront également des informations scientifiques aux autorités locales de gestion de l'environnement et d'évaluation des risques afin de mieux gérer les ressources locales en eau et en nourriture. Les résultats scientifiques obtenus contribueront également à une meilleure compréhension du cycle global du mercure et pourront fournir des connaissances scientifiques qui profiteront à la Convention de Minamata sur le mercure et au programme de surveillance et d'évaluation de l'Arctique.