Les nutriments dans le système fluvio-estuarien de la Loire

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Georgette Bilodeau
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1 Les nutriments dans le système fluvio-estuarien de la Loire Etcheber H., Gorse L., Anschutz P., Abril G., Coynel A. UMR 5805 EPOC, Université Bordeaux 1 Moatar F., Gassama N., Université Tours Le Bot K., Bertier C., GIP Loire Estuaire

2 La photosynthèse est la transformation de CO 2 en carbone organique CO 2 + H 2 O + sels nutritifs phytoplancton + O 2 (nitrate, phosphate..) Un des meilleurs producteurs d oxygène: une diatomée

3 Production biologique autotrophe CO 2 + H 2 O + sels nutritifs phytoplancton + O 2 (nitrate, phosphate..) Respiration = minéralisation de la matière organique = production biologique hétérotrophe Matière Organique + O 2 CO 2 + H 2 O + sels nutritifs + énergie

4 Enjeux environnementaux Nécessité de limiter les fuites vers l environnement: P (comme N) est source d eutrophisation des écosystèmes aquatiques

5 L'eutrophisation est une fertilisation excessive des eaux due à un apport massif de composés azotés et phosphorés. Ces composés favorisent le développement des micro-algues (phytoplanctons) et des macro-algues qui constitue le premier maillon de la quasi-totalité des chaînes alimentaires maritimes. L'eutrophisation induit un dysfonctionnement de l'écosystème.

6 SOURCES N: NO 3 (nitrate): Impacts agricoles, urbaines NO 2 (nitrite): Témoins mécanismes NH 4 + (ammonium):impacts ponctuels (lisier, engrais, urbaines, excrétions) P: PO 4 3- (phosphate): Dissous eaux usées, enrich. sol Phosphate solide: Adsorbé Si: SiO 2 : Lithologie cycles biologiques

7 Milieu XXième siècle usage des engrais minéraux (+traitements)->augmentation des rendements Doublement des rendements céréaliers Multiplication par 3 de l usage des engrais P

9 Sources : AELB/GIP Loire Estuaire Évolution des nitrates et du phosphore total à Sainte-Luce-sur-Loire ( ) (Source : AELB/RNB/GIPLE) (Carriou E.,2012)

10 Sources : AELB//DREAL Pays de la Loire/GIP Loire Estuaire Évolution des concentrations en nitrates à Sainte-Luce-sur-Loire en fonction du débit et de l'hydraulicité ( ) (Sources : AELB/RNB/GIPLE) (Carriou E., 2012)

11 Sources : DREAL Pays de la Loire/Université Bordeaux 1/GIP Loire Estuaire Cycle des nitrates en mg/l à Montjean-sur-Loire (août 2009 à mars 2011).

13 Sources : DREAL Pays de la Loire/Université Bordeaux 1/GIP Loire Estuaire Cycle de la Chla en µg/l à Montjean-sur-Loire (août 2009 à mars 2011).

14 débit SiO 2 COP/Chla Formes et Sources de carbone débit (m 3 /s) 1/2SiO216/2 3/3 18/3 2/4 17/4 2/5 17/5 1/6 16/6 1/7 16/7 3- PO 31/ µm 3.0 µm Chla µg/l 1/2 COP/Chla 16/2 3/3 18/3 2/4 17/4 2/5 17/5 1/6 16/6 1/7 16/7 MES crue crue crue crue débit chla PO 4 3- COP/Chla MES SiO 2 1/2 16/2 3/3 18/3 2/4 17/4 2/5 17/5 1/6 16/6 1/7 16/7 In Grosbois et al, 2010 Programme Amelie ( GIPLE; Gorse et al., en prép.) Quelles preuves? Variation des sources de COP : cas de la Loire Sources : DREAL Pays de la Loire/Université Bordeaux 1/GIP Loire Estuaire Chla PO 4 3- MES Alternance de crues (8-10j) et de blooms (6-8 jours) = contrôle des nutriments et du carbone organique Apport de phosphate et silice durant crue; Diminution du phosphate avec bloom phyto (Chla) L observation doit être adaptée à la variabilité temporelle Identifier les sources (COP/Chla) et processus Etablir les bilans fluviaux de carbone

15 3 3 PO4 (µmol/l) été 2009 automne-hiver printemps été Chla (µg/l) Sources : Université Bordeaux 1/GIP Loire Estuaire

16 N-NO 3 (µm) N-NO 2 (µm) N-NH 4 (µm) P-PO 4 (µm) Si-SiO 2 (µm) Seine 314 (E1) 7,1 (D) 172,1 (E1) 21,9 (E1) 105 (E1) Garonne 79 (D) <5,7 (D) 2,8 (D) Loire 196 (C) 0,5 (C) 1,7 (C) 1,0 (C) 288 (C) Tamise 664 (D) 70,8 (D) 79,8 (D) Escault 600 (D) 40 (D)

17 Sources : AELB/ARS44/ARS49/CG44/DDTM44/GIP Loire Estuaire Évolution longitudinale des nitrates de 2001 à 2010 (Carriou, 2012) mesurés en Loire (Sources : AELB/ARS44/ARS49/CG44/DDTM44/GIP Loire Estuaire)

18 Sources : AELB/ARS44/ARS49/CG44/DDTM44/GIP Loire Estuaire Évolution longitudinale du phosphore total de2001 à 2010 mesuré en Loire (Sources : AELB/ARS44/ARS49/CG44/DDTM44/GIP Loire Estuaire) (Carriou, 2012)

19 COMPORTEMENT N: NO 3 (nitrate): Stable en milieu oxygéné NO 2 (nitrite): Instable NH 4 + (ammonium): Instable, Nitrification (NH 4+ NO 3 ) P: PO 4 3- (phosphate): Stable Phosphate solide: Désorption en estuaire Si: SiO 2 : Dissolution tests diatomées

20 Amont : 8,75 % Bouchon vaseux : 3,25 % 3,35 % MES MES 50 % 25 % 0 % sols litière phyto 80 % 40 % 0 % sols litière phyto Teneurs en carbone organique particulaire des suspensions fluviales et estuariennes de la Loire (Etcheber et al, 2007).

21 Teneurs en carbone organique particulaire des suspensions fluviales et estuariennes de la Seine (Etcheber et al, 2007).

22 Teneurs en carbone organique particulaire des suspensions fluviales et estuariennes de la Gironde (Etcheber et al, 2007).

23 Milieu XXième siècle usage des engrais minéraux (+traitements) augmentation des rendements Doublement des rendements céréaliers Multiplication par 3 de l usage des engrais P

24 Diminution des débits fluviaux Périodes d étiage plus longues et plus intenses

25 Université Bordeaux 1

26 Diminution des débits fluviaux Périodes d étiage plus longues et plus intenses Augmentation de la température des eaux Augmentation de la population RISQUES D EUTROPHISATION FAVORISES

27 GIP Loire Estuaire

28 GIP Loire Estuaire

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