Étude de la dynamique de l'oxygène dans les sédiments du chenal laurentien

Cool, Joannie (2022). Étude de la dynamique de l'oxygène dans les sédiments du chenal laurentien. Mémoire. Rimouski, Université du Québec à Rimouski, Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER), 68 p.

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Résumé

RÉSUMÉ : Entre les années 1930 et 1990, une diminution de la concentration en oxygène dissous des eaux de fonds de l'estuaire du Saint-Laurent (ESL) a été observée à un taux moyen de 1 µmol L- 1 an- 1 qui a mené à une hypoxie persistante à la tête du chenal laurentien et un gradient de concentrations de la zone hypoxique vers le golfe. Dans les sédiments, la respiration microbienne de la matière organique et la réoxydation des espèces réduites consomment rapidement l'oxygène. Dans ce contexte, la présente étude vise à comprendre la relation entre le gradient d'oxygène longitudinal des eaux profondes du chenal laurentien (CL) et la dynamique de l'oxygène dissous dans les sédiments de l'ESL et du golfe du Saint-Laurent (GSL). La recherche s'appuie sur 1) la mesure des profils verticaux de la concentration d'oxygène dans les sédiments afin de déterminer sa profondeur de pénétration (OPD) et de calculer les flux diffusifs (DOU) et les taux de consommation de l'oxygène, 2) la détermination du contenu en carbone et azote du sédiment et la signature isotopique du carbone (??13C) de la matière organique sédimentaire et 3) l'évaluation de l'activité de la macrofaune benthique en estimant un coefficient de bioturbation (Db), le taux d'échange des eaux interstitielles par bioirrigation (Q) et le flux total d'oxygène (TOU). Selon les valeurs de Db et Q calculées, l'activité benthique ne semble pas avoir d'influence sur la dynamique de l'oxygène autant que ce soit dans les sédiments de l'ESL ou du GSL. Les sédiments de l'ESL se différencient de ceux du GSL par leur origine plus terrigène. Un total de 39 profils d'oxygène ont été mesurés de 2017 à 2020 à 8 stations situées le long du CL. Les valeurs de DOU (0,56 à 3,22 mmol m-2 j-1) sont similaires aux 8 stations malgré la différence de concentration en oxygène des eaux de fonds (52 à 122 µM). Toutefois, on observe une diminution significative des DOU au cours des dernières décennies, ce qui suggère un changement dans la séquence de réactions diagénétiques de réoxydation de la matière organique: l'oxygène ne serait plus l'oxydant principal utilisé dans les sédiments. Les faibles valeurs de OPD (0,3 à 0,9 cm) et les profils d'oxygène dissous suggèrent une consommation rapide de l'oxygène par la réoxydation des produits réduits en provenance de la zone anoxique des sédiments. -- Mot(s) clé(s) en français : hypoxie, estuaire du Saint-Laurent, sédiments, micro-électrodes, dynamique de l'oxygène, flux diffusifs, bioturbation, bioirrigation, activité benthique. --
ABSTRACT : Between the 1930s and the 1990s, a decrease in the bottom-water dissolved oxygen concentrations of the Lower St. Lawrence Estuary (LSLE) was observed at an average rate of 1 µmol L-1 yr-1 resulting in persistent hypoxia. Microbial respiration of organic matter and reoxidation of reduced species in the sediment are known to consume oxygen rapidly. In this context, the present study aims to understand the relationship between the longitudinal oxygen gradient in the bottom waters of the Laurentian Channel (LC) and the dissolved oxygen dynamics in the sediments of the LSLE and the Gulf of St. Lawrence (GSL). More specifically, this research aims to 1) measure vertical profiles of oxygen concentration in sediments in order to determine the oxygen penetration depth (OPD) as well as to estimate the diffusive oxygen uptake (DOU) and oxygen consumption rates, 2) determine the carbon and nitrogen content of the sediment and the carbon isotopic signature (??13C) of the sedimentary organic matter and 3) evaluate the benthic activity of the macrofauna by determining a bioturbation coefficient (Db), the porewater exchange rate by bioirrigation (Q) and total oxygen uptake (TOU). Based on the estimated Db and Q values, benthic activity does not appear to have an influence on the oxygen dynamics along the LC. ESL sediments differ from GSL sediments by their greater terrigenous organic component. A total of 39 oxygen profiles were measured from 2017 to 2020 at 8 stations located along the LC. The DOU values (0.56 to 3.22 mmol m-2 d-1) are similar at the 8 stations despite the difference in the bottom-water oxygen concentrations (52.5 to 123µM). Nevertheless, we observed a significant decrease in DOU over the past decade, which could be interpreted as a change in the individual role of sediment diagenetic reactions: oxygen is probably no longer the main oxidant used in sediments. The low OPD values (0.3 to 0.9 cm) and dissolved oxygen profiles suggest rapid oxygen consumption by reoxidation of reduced products diffusing up from the anoxic zone of the sediments. -- Mot(s) clé(s) en anglais : hypoxia, Lower St. Lawrence Estuary, sediment oxygen dynamics, diffusive oxygen uptakes, microelectrode, bioturbation, bioirrigation, benthic activity.

Type de document :	Thèse ou mémoire de l'UQAR (Mémoire)
Directeur(trice) de mémoire/thèse :	Chaillou, Gwénaëlle
Co-directeur(s) ou co-directrice(s) de mémoire/thèse :	Mucci, Alfonso
Information complémentaire :	Mémoire présenté dans le cadre du programme de maîtrise en océanographie en vue de l'obtention du grade de maître ès sciences.
Mots-clés :	Oxygène dissous; Flux; Sédiments (Géologie); Teneur en oxygène; Hypoxie (Écologie des eaux); Chenaux; Chenal Laurentien; Saint-Laurent, Estuaire du (Québec); Bioturbation; Bioirrigation; Benthos.
Départements et unités départementales :	Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER) > Océanographie
Déposé par :	DIUQAR UQAR
Date de dépôt :	06 mars 2023 18:27
Dernière modification :	06 mars 2023 18:27
URI :	https://semaphore.uqar.ca/id/eprint/2095

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