Étude de la variabilité temporelle du dépôt atmosphérique en Guadeloupe

The temporal variability of atmospheric deposition in Guadeloupe

• Auteur / Autrice : Yangjunjie Xu
• Direction : Rémi Losno, Céline Dessert
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la terre et de l'environnement
• Date : Soutenance le 20/07/2020
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la terre et de l'environnement et physique de l'univers (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Institut de physique du globe (Paris ; 1921-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : UMR-Institut de physique du globe de Paris (2005-....)
• Jury : Président / Présidente : Jérôme Gaillardet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Benoit Laurent, Sandra Jacoby-Koaly
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Gaël Le Roux, Stéphane Alfaro

Mots clés

Mots clés contrôlés

Effets des dépôts atmosphériques

Guadeloupe

Poussière

Isotopes

Éléments traces

Terres rares

Atlantique (océan ; nord)

Aérosols atmosphériques

Mots clés libres

Atlantique Nord tropical

Guadeloupe

Dépôt atmosphérique

Poussières sahariennes

Aérosol atmosphérique

Analyse compositionnelle

Terres rares

Éléments traces

Isotopes

Tropical North Atlantic

Guadeloupe

Atmospheric deposition

Saharan dust

Atmospheric aerosol

Compositional analysis

Rare earth elements

Trace elements

Isotopes

Résumé

Le dépôt atmosphérique apporte de nombreux nutriments aux forêts tropicales humides et participe ainsi à la préservation des sols. Son importance est particulière dans la zone caraïbe ou la pluviosité est forte. Ce travail a réalisé une étude temporelle continue de trois ans et demi sur le flux de dépôt en Guadeloupe de 45 éléments (Al, As, Ba, Be, Ca, Cd, Cr, Co, Cu, Fe, K, Li, Mg, Mn, Mo, Na, Ni, P, Pb, Rb, S, Sc, Sb, Se, Sr, Ti, Tl, U, V, Zn et les terres rares) et d'une année sur leur concentration dans l'air. Une analyse isotopique détaillée du strontium (87Sr/ 86Sr), du néodyme (143Nd/ 144Nd) et du plomb ( 206Pb, 207Pb, 208Pb) a été pratiquée sur tous les échantillons où cela a été possible. L'analyse compositionnelle suivant les méthodes développé par Aitchison et ses collaborateurs a été d'une grande aide dans l'interprétation des résultats. Nous avons pu montrer que les deux sources principales du dépôt atmosphérique en Guadeloupe sont les poussières sahariennes trans-atlantiques pour les éléments réputés crustaux comme le fer, l'aluminium, le manganèse, les terres rares, et les sels marins pour les autres éléments comme le magnésium, le sodium, le soufre une partie du molybdène, du potassium et du zinc. On note une très forte variabilité saisonnière pour les apports sahariens avec un pic de dépôt entre avril et septembre. Les analyses des terres rares et des isotopes indiquent une variabilité régionale des sources des poussières sahariennes sans qu'on puisse aujourd'hui les identifier précisément à cause du manque de données quantitatives dans les zones d'émission. On note un fractionnement compositionnel entre le dépôt et l'aérosol mesuré au niveau du sol avec un enrichissement anthropique de ce dernier.

Atmospheric deposition provides many nutrients to tropical rain-forests and thus contributes to soil preservation. Its importance is particular in the Caribbean area with high rainfall rate. This work carrried out a continuous temporal study of three and a half years on the deposit flux in Guadeloupe of 45 elements (Al, As, Ba, Be, Ca, Cd, Cr, Co, Cu, Fe, K, Li, Mg, Mn, Mo, Na, Ni, P, Pb, Rb, S, Sc, Sb, Se, Sr, Ti, Tl, U, V, Zn and REEs) and one year on their concentration in air. Detailed isotopic analysis of strontium (87Sr/86Sr), neodymium (143Nd/144Nd) and lead (206Pb, 207Pb, 208Pb) was performed on all samples where possible. The compositional analysis using the methods developed by Aitchison and his collaborators was of great help in the interpretation of the results. We have been able to show that the two main sources of at- mospheric deposition in Guadeloupe are trans-Atlantic Saharan dust for elements considered to be crustal such as iron, aluminium, manganese, REEs, and sea salts for the other elements such as magnesium, sodium, sulfur, and part of molybdenum, potassium and zinc. We note a very strong seasonal variability for the Saharan inflows with a peak of deposition between April and September. Analyses of REEs and iso- topes indicate a regional variability of the sources of Saharan dust without being able today to identify them precisely because of the lack of quantitative data in the emission zones. There is a compositional split between the deposit and the aerosol measured at ground level with some anthropogenic enrichment for aerosol.