Cycles biogéochimiques du platine dans les environnements côtiers

Platinum biogeochemical cycles in coastal environments

• Auteur / Autrice : Melina Abdou
• Direction : Jörg Schäfer, Gérard Blanc
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géochimie et écotoxicologie
• Date : Soutenance le 24/05/2018
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Environnements (Pessac, Gironde)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Environnements et Paléoenvironnements Océaniques et Continentaux (Talence, Gironde ; 1999-....)
• Jury : Président / Présidente : Thierry Corrège
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jörg Schäfer, Gérard Blanc, Thierry Corrège, Miguel Caetano, Sebastien Rauch, Mary-Lou Tercier-Waeber
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Miguel Caetano, Sebastien Rauch

Mots clés

Mots clés contrôlés

Effets de la pollution de l'eau

Bivalves

Cycle des éléments minéraux (biogéochimie)

Méditerranée, Côte de la

Atlantique, Côte de l'Atlantique

Platine

Mots clés libres

Platine

Eau de mer

Particules

Bivalves

Accumulation

Contamination

Platinum

Seawater

Particles

Bivalves

Accumulation

Contamination

Résumé

Le platine (Pt) est un élément technologique critique (ETC) et un contaminant émergent dans les compartiments environnementaux. Peu de données existent concernant ses concentrations, sa distribution et sa dynamique dans le milieu naturel. Ce travail combine des résultats d'expérimentation en laboratoire à des observations de terrain afin d'étudier la biogéochimie de Pt dans les systèmes côtiers (Océan Atlantique et Méditerranée). Une expérimentation exposant des huîtres à une large gamme de concentrations de Pt a produit les premières données de cinétique d’accumulation de Pt dans les bivalves marins et reflète l’assimilation de Pt constatée in situ. À des niveaux d’expositions réalistes (50 et 100 ng.L-1), la relation linéaire positive entre les niveaux d'exposition et celles des tissus justifie l'utilisation des huîtres comme sentinelles des niveaux de Pt dans l’eau de mer. À forts niveaux de Pt (10 000 ng.L-1), des effets délétères sur l’état physiologique des huîtres (e.g. augmentation du stress oxydatif et mobilisation du stock énergétique) sont observés. A partir d’études de terrain dans des sites contrastés les bruits de fond géochimiques régionaux dans l’eau de mer des côtes atlantique et méditerranéenne (0,05 ng.L-1 et 0,08 ng.L-1 respectivement) et les facteurs de bioconcentration dans le phytoplancton (~ 10^4) et dans les bivalves (huîtres et moules, ~ 10^3) ont été établis. La répartition spatiale des niveaux de Pt dans l’eau de mer, le plancton et les bivalves reflète une contamination plus élevée de la côte nord-ouest méditerranéenne, particulièrement dans les zones semi-fermées et fortement urbanisées / industrialisées (baie de Toulon et port de Gênes). Les enregistrements historiques dans les sédiments (~ 1900 - 2010) et dans les bivalves (1980 à aujourd’hui) en Gironde et de la baie de Toulon ont montré une contamination ancienne de Pt liée aux activités industrielles (métallurgie, raffinage du pétrole, charbon), tandis que la forte augmentation récente provient de sources émergentes telles que les pots catalytiques, les rejets hospitaliers et les eaux usées. L’observation à haute résolution temporelle de la distribution de Pt entre la phase dissoute et particulaire et des paramètres environnementaux majeurs (O2, salinité, Chl-a, nutriments etc.), suggèrent l’importance des processus biogéochimiques, comprenant la production et dégradation du phytoplancton, dans le comportement et le devenir du Pt en milieu côtier.

Platinum (Pt) is a Technology-Critical Element (TCE) and an emerging contaminant increasingly released into all Earth compartments, but its environmental occurrence, distribution, and dynamics are under- documented. The present research combines laboratory observations and field monitoring studies on Pt biogeochemistry in coastal systems (Atlantic Ocean and northwestern Mediterranean Sea), including its distribution between seawater, particles, and living organisms. Exposure experiments with oysters facing a wide range of exposure levels provide the first Pt accumulation kinetics in marine bivalves, supporting uptake of Pt from seawater in line with field observations. At environmentally-relevant Pt levels (50 and 100 ng.L-1), the positive linear relation between exposure and Pt accumulation in tissues justifies the use of oysters as integrative sentinels for seawater Pt contamination. At relatively high Pt levels (10,000 ng.L-1), deleterious physiological effects (e.g. increased oxidative stress and energetic stock mobilization) occurred in oysters. Field observations at contrasting sites have provided regional background Pt concentrations in seawater in the Atlantic and Mediterranean coasts (0.05 ng.L-1 and 0.08 ng.L-1, respectively) and bioconcentration factors for phytoplankton (~ 104), and bivalves (oysters and mussels ~ 103). Spatial distribution of Pt levels in seawater, plankton and bivalves suggest higher contamination along the northwestern Mediterranean coast, especially in semi-enclosed, industrialized/urbanized systems (Toulon Bay and Genoa Harbor). Historical records in sediments (~ 1900 - 2010) and bivalves (1980 to present) from the Gironde watershed and the Toulon Bay showed past Pt contamination due to industrial (metallurgic, oil-refining, coal) activities, whereas the strong recent increase in Pt contamination originates from emerging Pt sources, e.g. car catalytic converters, hospital effluents, and sewage. High temporal resolution observation of Pt partitioning, together with environmental master variables (O2, Salinity, Chl-a, nutrients etc.), suggests that in coastal systems, biogeochemical processes including phytoplankton production and degradation may play an important role in Pt behavior and fate.