CE01 - Terre fluide et solide

Impact et devenir des particules atmosphériques issus de feux de forêt et de biomasse en Mer Méditerranée en utilisant des isotopes stables du carbone, du radiocarbone et de la modélisation – FIRETRAC

Résumé de soumission

Les particules atmosphériques issues de feux de forêt et de biomasse (BB) sont des contributeurs significatifs à la matière particulaire atmosphérique avec des impacts importants sur les écosystèmes, la santé publique et le climat. Cependant, ces impacts sont encore mal connus à cause de notre incapacité de tracer la matière particulaire des BB et son évolution au sein des écosystèmes. Bien que les particules atmosphériques liées à la BB soient la préoccupation principale de plusieurs programmes internationaux, leur dimension marine est largement négligée.
FIRETRAC est la première tentative qui vise à appréhender la dynamique des particules issues de BB dans les eaux marines et établir leur lien avec la pompe biologique marine de carbone (BCP). Ce genre d’information est primordiale car elle donnera une preuve solide si les molécules associées au BB (i.e., anhydrosucres et HAP) ont le potentiel d’être rapidement minéralisées, et donc réinjectées dans le cycle de C sous forme de CO2, ou stockées pour plusieurs milliers d’années dans le pool de la matière organique dissoute ou les sédiments marins. Cette information aidera à améliorer la modélisation de particules issues de BB, affiner les bilans de carbone en lien avec les émissions de CO2 et ainsi fournir des meilleures estimations sur les éventuelles variations climatiques à l’échelle mondiale ou locale.
Le projet FIRETRAC fournira les informations nécessaires pour la compréhension de la dynamique des particules issues de BB en milieu marin en :
(a) mesurant les concentrations des anhydrosucres et HAP pendant une période de 2 ans dans l’air sur de sites terrestres contrastés et en mer dans 3 stations marines situées à quelques Km au large de la côte en Méditerranée Nord Occidentale. Les matrices environnementales analysées comprendront des particules atmosphériques, de l’eau de mer, des sédiments marins, et de la matière organique du haut poids moléculaire.
(b) réalisant des datations en radiocarbone (14C) et des mesures en d13C sur des anhydrosucres individuels isolés des matrices indiquées ci-dessus afin d’obtenir des informations sur leur devenir et sources dans le milieu marin.
(c) évaluant la biodisponibilité des particules issues des BB en réalisant des expériences de biodégradation sur des molécules modèles (e.g., lévoglucosane et le pyrène) en présence des bactéries hétérotrophes. Cette information complètera le résultat acquis par D14C moléculaire car elle fournira à court terme le comportement de mêmes composés, ce qui n’est pas possible avec le D14C. Les résultats obtenus à partir de la surveillance de 2 ans seront utilisés pour modéliser le transfert de particules BB de l'atmosphère avant leur dépôt en mer.
Le projet comprend l’utilisation des instruments de pointe tels que EA–AixMICADAS (datation en radiocarbone), EA–IRMS (analyse d13C), LC–Q–TOF–MS (analyse anhydrosucres) et GC–MS (analyse HAP), y compris la cytométrie en flux et la PCR pour les mesures microbiologiques. Au total, «FIRETRAC» implique 3 partenaires institutionnels français: MIO, CEREGE et CEFREM en collaboration avec l'EPFL (Suisse). Le consortium rassemble un panel des spécialistes en chimie marine et atmosphérique ainsi que des microbiologistes marins et des géochimistes. Cette expertise sera mise en commun afin de comprendre les effets des pressions environnementales émises par les particules liées au BB qui peuvent impacter la composition atmosphérique Méditerranéenne ainsi que le devenir des leurs principaux composés en mer Méditerranée (i.e., impact sur le BCP, accumulation ou dégradation?). FIRETRAC est une contribution au programme SOLAS et aux programmes scientifiques CHARMEX et MERMEX en mer Méditerranée. Compte tenu de l’augmentation croissante des feux de forêt, ainsi que des émissions des combustibles fossiles, une prévision précise des leurs effets sur le climat nécessite une meilleure compréhension du fonctionnement du BCP marine en relation avec les processus BB.

Coordination du projet

Christos Panagiotopoulos (Institut Méditerranéen d'Océanologie)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

CEFREM Centre de formation et de recherche sur les environnements méditerranéens
CNRS DR12 - CEREGE Centre National de la Recherche Scientifique - Centre européen de recherche et d'enseignement de géosciences de l'environnement
MIO Institut Méditerranéen d'Océanologie
Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne / LAPI

Aide de l'ANR 356 702 euros
Début et durée du projet scientifique : décembre 2020 - 48 Mois

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