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Production de monoxyde de carbone dans le système estuarien du Saint-Laurent (Canada)

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Zhang, Yong (2008). Production de monoxyde de carbone dans le système estuarien du Saint-Laurent (Canada). Mémoire. Rimouski, Québec, Université du Québec à Rimouski, Institut des sciences de la mer de Rimouski, 121 p.

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Résumé

RÉSUMÉ : Le monoxyde de carbone (CO) joue un rôle important dans le cycle du carbone
organique marin. Le CO est produit principalement à la surface de l'océan par photolyse
de la matière organique chromophorique dissoute (CDOM). Les flux de photoproduction
de CO sont relativement bien connus dans les eaux océaniques, mais reste peu étudiés
dans les estuaires et les zones côtières. la production thermique (aphotique) de CO, une
autre source potentiellement importante de CO marin, a attiré peu d'attention. Ce travail a
examiné les facteurs environnementaux qui influent sur la photoproduction et la
production thermique de CO, et évalué les taux de ces deux processus dans un système
estuarien de haute latitude-moyenne - Le système estuarien du Saint-Laurent (SLES).
Les effets de la température de l'eau, ainsi que l'origine et l'historique lumineux du
CDOM sur le rendement quantique apparent de CO (<Dca) ont été examinés. Le rendement
quantique apparent moyen de CO pondéré par l' ensoleillement solaire (<D en ) a montré
une corrélation linéaire positive avec le coefficient d'absorption normalisé du carbone
organique dissous à 254 nm (SUV A254). Le CDOM d'origine terrestre est plus efficace à
produire photochimiquement du CO que ne l'est le CDOM d'origine marine. Le
photoblanchiment du CDOM a diminué de manière spectaculaire le <Dca pour les
échantillons de faible salinité, mais a peu d'effet sur la plupart des échantillons marins. La
relation <Dca -T suit un comportement d'Arrhenius. Une équation empirique a été créé
pour prédire l'efficacité de la photoproduction de CO dans le SLES en fonction de la
température T et du coefficient SUV A254. Sur la base de cette équation et de la
modélisation du rayonnement solaire sur le SLES, la photoproduction de CO dans le
SLES a été estimée à 26.2 Gg CO-C a-I.
Le taux de production thermique de CO (Qco) montrait une corrélation positif et
linéaire avec l'abondance de CDOM. Comme pour la photoproduction, la MOD d' origine
terrestre est également plus efficace dans la production thermique de CO que la MOD
marine. L' influence de la température sur Qco peut être caractérisée par l'équation
d'Arrhenius avec des énergies d'activation plus élevées pour les échantillons d'eau douce
que pour les échantillons d'eau salée. Qco reste relativement constant entre les pH 4-6,
augmente lentement entre les pH 6-8, puis rapidement pour des pH supérieurs. La force
ionique et la chimie du fer ont peu d'influence sur Qco. Une équation empirique, décrivant
Qco en fonction de l' abondance du CDOM, de la température, du pH et de la salinité, a
été construite. En utilisant cette équation, la production thermique de CO dans le SLES a
été estimée à 4.2 Gg CO-C a- I.
La production totale de CO dans le SLES est estimée à 30.4 Gg CO-C a-l , avec
86% par photoproduction et 14% par production thermique, indiquant que la
photoproduction est la source principale. L'extrapolation de la production thermique aux
océans donne 17.1 Tg CO-C a-l , correspondant à 34% de la meilleure estimation
disponible de la photoproduction marine de CO. Les concentrations de CO, pour des eaux
profondes océanique en régime stationnaire, déduitent de Qco et du taux d' absorption
microbien de CO sont de ~ 0.1 nmol L- 1
; ce qui est consistant avec [CO] d'eaux
profondes, déterminées par des méthodes d' échantillonnage sans contamination par du
CO et des techniques analytiques. ABSTRACT : Carbon monoxide (CO) plays an important role in the marine organic carbon cycle.
CO in the surface ocean is produced primarily from photolysis of chromophoric dissolved
organic matter (CDOM). CO photoproduction fluxes are reasonably constrained in openocean
waters, but remain obscure in estuarine and coastal areas. Thermal (dark)
production of CO, another potentially important source of marine CO, has drawn little
attention. This work investigated the environmental factors influencing CO photo and
dark production and evaluated the rates of these two processes in a high mid-latitude
estuarine system- the St. Lawrence estuarine system (SLES).
Effects of water temperature and the origin and light history of CDOM on the
apparent quantum yields of CO (<Dca) were examined. The solar insolation-weighted
mean apparent quantum yield of CO (<D eo) showed a positive linear correlation with the
dissolved organic carbon-normalized absorption coefficient at 254 nm (SUV A254).
Terrestrial CDOM is more efficient at photochemically producing CO th an is CDOM of
marine origin. CDOM photobleaching, dramatically decreased <Den for low-salinity
samples, but had little effect on the most marine sample. The <Dca -T relationship
followed the Arrhenius behavior. An empirical equation was established for predicting
the CO photoproduction efficiency in the SLES from T and SUV A254 . Based on this
equation and modeled solar irradiance over the SLES, CO photoproduction in the SLES
was estimated to be 26.2 Gg CO-C a- l
.
The CO dark production rate, Qco, exhibited a positive, linear correlation with the
abundance of CDOM. As for photoproduction, terrestrial DOM is also more efficient in
CO dark production than marine DOM. The temperature dependence of Qco can be
characterized by the Arrhenius equation with the activation energies of freshwater
samples being higher than those of saline samples. Qco remained relatively constant
between pH 4-6, ascended slowly between pH 6-8 and then rapidly with further
increasing pH. Ionic strength and iron chemistry had little influence on Qco. An empirical
equation, describing Qco as a function of CDOM abundance, temperature, pH and salinity,
was constructed. Using this equation, the dark production of CO in the SLES was
estimated to be 4.2 Gg CO-C a-I.
The total CO production in the SLES is estimated as 30.4 Gg CO-C a-l , with 86%
from photoproduction and 14% from dark production, indicating that photoproduction is
the dominant source. Extrapolation of the dark production to global oceans gives 17.1 Tg
CO-C a-l , corresponding to 34% of the best available estimate of marine CO
photoproduction. Steady-state deep-water CO concentrations in the open ocean inferred
from Qco and microbial CO uptake rates are :<:::; 0.1 nmol L-1
, consistent with deep-water
[CO] determined with CO contamination-free sampling and analytical techniques.

Type de document : Thèse ou Mémoire (Mémoire)
Information complémentaire : Mémoire présenté à l'Université du Québec à Rimouski comme exigence partielle du programme de maîtrise en océanographie. Publié aussi en version papier.
Mots-clés : Monoxyde Carbone Co Production Estuaire Saint-laurent Taux Photoproduction Thermqiue
Départements et unités départementales : Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER) > Océanographie
Déposé par : DIUQAR UQAR
Date de dépôt : 24 janv. 2011 14:46
Dernière modification : 24 janv. 2011 14:47
URI : http://semaphore.uqar.ca/id/eprint/289

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