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La photoréactivité de la matière organique dissoute dans les eaux souterraines d'une île subarctique = Photoreactivity of dissolved organic matter in groundwater of a sub-arctic island

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Qi, Liming (2018). La photoréactivité de la matière organique dissoute dans les eaux souterraines d'une île subarctique = Photoreactivity of dissolved organic matter in groundwater of a sub-arctic island. Mémoire. Rimouski, Québec, Université du Québec à Rimouski, Institut des sciences de la mer de Rimouski, 107 p.

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Résumé

RÉSUMÉ: Les eaux souterraines sont des sources potentielles importantes de matière organique dissoute (DOM) pour les eaux côtières. Là, cette matière est soumise à des transformations photochimiques susceptibles d’influencer d’importants processus biogéochimiques marins. Par ailleurs, comme la DOM présente dans les aquifères est généralement peu ou pas exposée à la lumière, elle représente un substrat très intéressant pour étudier la photoréactivité de certaines matières organiques sources, ayant des caractéristiques particulières. Dans cette étude, réalisée sur un aquifère des Îles-de-la-Madeleine dans le Golfe St-Laurent, nous avons recueilli des échantillons DOM à deux stations situées le long d'un transect orienté de la plage vers l'intérieur des terres. Les échantillons ont été caractérisés par spectroscopies d'absorbance et de fluorescence et leur photoréactivité a été comparée. La DOM de l'eau souterraine de la plage (beach groundwater, BGW) était âgée, très colorée et d'origine terrigène. Elle avait un poids moléculaire élevé (MW), une forte humification et un faible contenu en protéines. La DOM de l'eau souterraine plus à l'intérieur des terres (inland groundwater, IGW) contenait du matériel frais, moins coloré et d'origine microbienne. Elle présentait un faible poids moléculaire (MW), un faible degré d'humification et un contenu en protéines élevé. Pour les deux échantillons, BGW et IGW, l'exposition à des radiations solaires simulées a entraîné une augmentation du rapport E2/E3, de l'indice biologique (BIX) et de la concentration en ammonium (NH4+) et une diminution d'absorbance, du coefficient d'absorption spécifique à 254 nm (SUV254), de l'indice de fluorescence (FI), de l'indice d'humification (HIX), du MW et du carbone organique dissous (DOC). L'irradiation a également réduit les intensités des pics de fluorescence de type humique et des composants humiques modélisés par le traitement statistique PARAFAC. En se basant sur la perte relative d’absorption, suite à l’irradiation, les changements photochimiquement induits dans BGW étaient comparables à ceux dans IGB pour SUV254 et considérablement plus grands pour MW, BIX et DOC, et substantiellement plus petits pour FIX, HIX. Sur la base des photons absorbés, la DOM de BGW était beaucoup plus, modérément plus et moins photoréactive que la DOM de IGW en termes de photoblanchiment d'absorbance, de photominéralisation du DOC et de la photoammonification, respectivement. Les résultats de cette étude, en combinaison avec des travaux antérieurs pour les eaux de surface, conduisent à la formulation d’un paradigme provisoire: la DOM d’origine terrigène est plus sujet au photoblanchiment de l’absorbance, mais moins sujet à la photoammonification que la DOM d’origine microbienne, alors que les deux DOM présentent des réactivités comparables en ce qui concerne la photominéralisation du DOC. -- ABSTRACT: Groundwater is a potentially significant source of dissolved organic matter (DOM) to coastal oceans where it is subject to photochemical transformation and thus possibly influences major marine biogeochemical processes. Furthermore, groundwater DOM usually receives little prior light exposure, making it suitable for probing the photoreactivity of source organic materials. In this study we collected two DOM pools in beach and inland groundwater of the Îles-de-la-Madeleine in the Gulf of St. Lawrence, characterized them with absorbance and fluorescence spectroscopy, and compared their photoreactivities. Beach groundwater (BGW) primarily comprised old, highly colored terrestrial DOM having high molecular weight (MW), strong humification, and low protein contents, whereas inland groundwater (IGW) largely contained fresh, less colored microbial-derived DOM with low molecular weight (MW), weaker humification, and higher protein contents. For both BGW and IGW, exposure to solar-simulated radiation led to increases in the E2/E3 quotient, biological index (BIX), and ammonium (NH4+) and decreases in absorbance, specific absorption coefficient at 254 nm (SUV254), fluorescence index (FI), humification index (HIX), MW, and dissolved organic carbon (DOC). The irradiation also reduced the intensities of humic-like fluorescence peaks and PARAFAC-modeled humic components. On a fractional-absorption-loss basis, the photochemically induced fractional changes in BGW were comparable to those in IGB for SUV245 and E2/E3, considerably larger for MW, BIX, and DOC, and substantially smaller for FI and HIX. On an absorbed-photon basis, the efficiencies of absorbance photobleaching and DOC photomineralization for DOM in BGW were 8.3 times and 2.0 times those of the respective photoprocesses for DOM in IGW, while the efficiency of photoammonification for DOM in BGW was 41% of that for DOM in IGW. Results from this study, in combination with those reported previously for surface waters, lead to a tentative paradigm: terrigenous DOM is more prone to absorbance photobleaching but less prone to photoammonification than microbial-derived DOM while the two DOM pools are comparably reactive with respect to DOC photomineralization.

Type de document : Thèse ou Mémoire (Mémoire)
Directeur(trice) de mémoire/thèse : Xie, Huixiang
Co-directeur(s) ou co-directrice(s) de mémoire/thèse : Gagné, Jean-Pierre
Information complémentaire : Mémoire présenté à l'Université du Québec à Rimouski comme exigence partielle du programme de la maîtrise en océanographie.
Mots-clés : Matiere Organique Dissous Photoreactivite Aquifere Eau Souterrain Ile Plage
Départements et unités départementales : Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER) > Océanographie
Déposé par : DIUQAR UQAR
Date de dépôt : 29 oct. 2018 18:49
Dernière modification : 28 août 2019 20:15
URI : http://semaphore.uqar.ca/id/eprint/1405

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