Production de méthane dans les sols côtiers de l'Arctique canadien en contexte de submersion océanique (Tuktoyaktuk, Territoires du Nord-Ouest)

Roy-Lafontaine, Alexie (2024). Production de méthane dans les sols côtiers de l'Arctique canadien en contexte de submersion océanique (Tuktoyaktuk, Territoires du Nord-Ouest). Mémoire. Rimouski, Université du Québec à Rimouski, Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER), 95 p.

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Résumé

RÉSUMÉ : La subsidence du territoire et la dégradation du pergélisol dans la péninsule de Tuktoyaktuk, Territoires du Nord-Ouest (TNO), entrainent des taux de recul côtiers de plus de -4 m/an. Ce processus contribue à l'augmentation des zones terrestres inondées, créant des conditions propices à la dégradation anaérobique de la matière organique (MO). En milieu submergé, les taux de production de méthane (CH4) issus de la dégradation biogénique de la MO sont incertains en raison des interactions complexes entre la MO terrestre et l'eau de mer. L'hypothèse principale de cette recherche est que, dans le contexte de submersion, la production de CH4 est inhibée par la présence de sulfates dans l'eau de mer, favorisant la sulfato-réduction. L'objectif principal du projet est de proposer une approche expérimentale à l'étude des flux de CH4 en Arctique côtier, en utilisant des techniques d'incubations couplées à des mesures géochimiques et isotopiques. Plus précisément, le projet vise à 1) identifier les impacts de la connectivité continent-océan sur la production de CH4 dans les sédiments et les sols de la couche active ainsi que de quantifier cette production et 2) quantifier les taux de production de CH4 et lors du dégel du pergélisol en contexte de submersion océanique. En août 2022 et 2023, des échantillons de sédiments marins et de sols côtiers ainsi que de de sols non-côtiers ont été prélevés dans la région de Tuktoyaktuk, afin de représenter une gradation d'influence marine. Les résultats montrent que la méthanogénèse n'est pas inhibée dans les sols côtiers et non-côtiers malgré la présence de sulfates. Certaines incubations de la couche active côtière ont produit jusqu'à 40 nmol cm-3 j-1 de CH4. Dans les incubations de pergélisol dégelé et submergé d'eau saumâtre, deux sites similaires ont montré une augmentation des taux de production de CH4 alors que l'autre site n'a produit aucun CH4. Ces résultats contrastants sont potentiellement reliés à la conservation des conditions géochimiques spécifiques de chaque environnement en conditions de pergélisol. Cette étude a permis de démontrer le potentiel des écosystèmes côtiers Arctique à soutenir une communauté microbienne capable de produire du CH4 en conditions de submersion océanique. Elle souligne également l'importance des conditions géochimiques locales dans l'estimation de la contribution de ces écosystèmes dans les émissions de carbone atmosphérique. -- Mot(s) clé(s) en français : Arctique côtier, émissions, méthane, méthanogénèse, pergélisol, isotopes stables, sulfate, submersion côtière, érosion, subsidence terrestre. --
ABSTRACT : Land subsidence and permafrost degradation in the Tuktoyaktuk Peninsula, Northwest Territories (NWT), result in coastal erosion rates of -4 m/year. This mechanism contributes to an increase in inundated terrestrial soils, creating conditions favorable to the anaerobic degradation of organic matter (OM). Under submerged conditions, the rates of CH4 production from microbial degradation of OM are uncertain due to the complex interactions between terrestrial OM and seawater. The primary hypothesis of this research project is that, in submerged conditions, CH4 production is inhibited by the presence of sulfates in seawater, which promotes sulfate reduction. The main objective of the project is to propose an experimental approach to studying CH4 fluxes in Arctic coastal regions using incubation techniques combined with geochemical and isotopic measurements. Specifically, the project aims to 1) identify the impacts of continent-ocean connectivity on CH4 production in the active layer, and 2) quantify CH4 production rates in thawed permafrost during ocean submersion. In August 2022 and 2023, samples of marine sediments, coastal soils, and inland soils were collected from the Tuktoyaktuk region. Results show that methanogenesis is not inhibited in coastal and inland soils despite the presence of sulfates. Some coastal active layer incubations produced up to 40 nmol cm-³ day-¹ of CH4. In incubations of thawed inland permafrost soils submerged in brackish water, two out of three sites showed increased CH4 production rates, while one site produced no CH4, potentially attributed to the preservation of specific geochemical conditions in permafrost conditions. In summary, this study demonstrated the potential of Arctic coastal ecosystems to support a microbial community capable of producing CH4 under oceanic submersion and highlighted that local geochemical conditions in permafrost environments are important factors in estimating the contribution of Arctic coastal ecosystems to atmospheric carbon emissions. -- Mot(s) clé(s) en anglais : Coastal Arctic, emissions, methane, methanogenesis, permafrost, stable isotopes, sulfate, land submersion, erosion, submersion, land subsidence.

Type de document :	Thèse ou mémoire de l'UQAR (Mémoire)
Directeur(trice) de mémoire/thèse :	Pellerin, André
Co-directeur(s) ou co-directrice(s) de mémoire/thèse :	Douglas, Peter
Information complémentaire :	Mémoire présenté dans le cadre du programme de maîtrise en océanographie en vue de l'obtention du grade de maître ès sciences (M. Sc.).
Mots-clés :	Sédiments marins - Territoires du Nord-Ouest - Tuktoyaktuk, Péninsule de - Composition; Sédiments littoraux - Territoires du Nord-Ouest - Tuktoyaktuk, Péninsule de - Composition; Sédiments (Géologie) - Territoires du Nord-Ouest - Tuktoyaktuk, Péninsule de - Composition; Pergélisols - Territoires du Nord-Ouest - Tuktoyaktuk, Péninsule de - Composition; Affaissements (Mouvements du sol) - Territoires du Nord-Ouest - Tuktoyaktuk, Péninsule de; Littoral - Modifications - Territoires du Nord-Ouest - Tuktoyaktuk, Péninsule de; Climat - Changements - Territoires du Nord-Ouest - Tuktoyaktuk, Péninsule de; Méthane; Méthane - Isotopes; Géochimie analytique; Méthanogénèse; Subsidence terrestre.
Départements et unités départementales :	Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER) > Océanographie
Date de dépôt :	30 janv. 2025 14:44
Dernière modification :	30 janv. 2025 14:44
URI :	https://semaphore.uqar.ca/id/eprint/3217