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L'héritage métallique sur le fonctionnement biogéochimique et écologique des écosystèmes aquatiques de montagne – TRAM

L'héritage métallique sur le fonctionnement biogéochimique et écologique des écosystèmes aquatiques de montagne

Depuis le début de la révolution industrielle et l?utilisation des énergies fossiles, les humains sont désormais des agents géologiques majeurs. Actuellement, les flux d?origine anthropique de plus de 62 éléments chimiques surpassent les flux naturels correspondants. Du fait de leurs particularités géologiques, les montagnes ont été exploitées depuis les débuts de la métallurgie. Les Pyrénées ne font pas exception.

l'héritage métallique

L'héritage des stocks de métaux traces dans la zone critique de montagne reste à comprendre. Les Pyrénées offrent un terrain parfait pour des recherches scientifiques approfondies sur le devenir et l'impact de ces PHTE sur le <br />Acronyme du projet : TRAM <br />Page 3 sur 11 <br />fonctionnement écologique des bassins versants de montagne. En réponse à l'appel ANR 2015 pour une meilleure compréhension de la zone critique, des écosystèmes (Axe 1), et une amélioration de nos connaissances en écotoxicologie (Axe 2), TRAM est un projet interdisciplinaire et intégratif prometteur: 1) TRAM évaluera les changements dans l'introduction et le transfert des PHTE sur plusieurs millénaires en utilisant une combinaison innovante de traceurs géochimiques, 2) TRAM combinera en outre une approche géochimique avec des analyses écologiques pour définir l'impact des PHTE sur les services écosystémiques et la biodiversité, 3) TRAM va développer une série d'indicateurs pour rendre compte de l'impact des PHTE sur la zone critique de montagne pour les décideurs, en tenant compte de l?hydrologie, de la modélisation biogéochimique associée à une analyse SIG.

Sur la base de premiers résultats concernant les concentrations de métaux traces dans les Pyrénées centrale et orientale (Le Roux & Claustres, non publié), nous estimons que plus de 600 tonnes de plomb d?origine anthropique sont stockées dans les tourbières et les sols organiques, mais aussi dans les sédiments lacustres sur le versant nord des Pyrénées. Des conclusions similaires pourraient être tirées pour d'autres métaux. Le sort de ces éléments trace non essentiels (PHTE : Pb, As, Sb, Hg …) en relation avec le changement climatique ou les changements environnementaux rapides est mal compris. Une fois ces éléments remobilisés dans la zone critique, le bassin versant peut devenir hautement enrichi dans la fraction biodisponible de ces éléments trace (dépassant les valeurs guides recommandées). Plusieurs PHTE pourraient aussi être bio-accumulés dans les poissons et d'autres organismes aquatiques, modifier les communautés benthiques et affecter la qualité de l'eau potable.

TRAM fournira une chronologie des accumulations en PHTE à haute résolution spatiale et temporelle dans les lacs et tourbières du Haut-Vicdessos et du Néouvielle. Le stock de métaux dans ces régions au long passé minier sera évalué.
TRAM déterminera le transfert de ces PHTE dans les bassins versants de montagne jusqu'à la faune aquatique. Les résultats nous permettront de comprendre les mécanismes intrinsèques (topographiques, météorologiques, biogéochimiques, hydrologiques) aux montagnes qui peuvent modifier le cycle des PHTE.
Ces résultats seront inclus dans des modèles hydrochimiques qui nous permettront de tester et mieux percevoir le transfert et l'impact des PHTE dans le cadre des changements globaux.

Depuis 2009, EcoLab a recruté 3 jeunes chercheurs CNRS et un maitre de conférence dans les différents domaines de la biogéochimie. TRAM est une opportunité unique pour eux de développer une approche intégrative avec des chercheurs plus expérimentés: géochimistes, écologues et hydrologues. TRAM rassemblera les biogéochimistes et écologues de Toulouse en utilisant des outils innovants et à la pointe. TRAM permettra le développement de recherches ultérieures sur les Pyrénées.

Les résultats de TRAM sont diffusés à travers des conférences et publications scientifiques:
Revues à comité de lecture 1. S.V. Hansson et a., TRANSFER OF MARINE MERCURY TO MOUNTAIN LAKES, submitted to Nature Scientific Report
2. Claustres et al., ATMOSPHERIC AND TERRIGENOUS METAL ACCUMULATION OVER 3000 YEARS IN A FRENCH MOUNTAIN CATCHMENT: LOCAL VS DISTAL INFLUENCES, submitted to the Anthropocene
Ouvrages ou chapitres d’ouvrage G. Le Roux, S.V. Hansson, A. Claustres, Chapter 3 - Inorganic Chemistry in the Mountain Critical Zone: Are the Mountain Water Towers of Contemporary Society Under Threat by Trace Contaminants?, In: Gregory B. Greenwood and J.F. Shroder, Editor(s), Developments in Earth Surface Processes, Elsevier, 2016, Volume 21, Pages 131-154, ISSN 0928-2025, ISBN 9780444637871, dx.doi.org/10.1016/B978-0-444-63787-1.00003-2.
1. 2.
Communications (conférence) 1. 13th International Conference on mercury as a global pollutant, Providence, Rhode Island (x1)
2. EGU 2017 (x1)
3. Goldschmidt 2016, Yokohama (x1)
4. Perth, 2015, Mountains of our Future Earth, Perth, UK (x2)

Depuis le début de la révolution industrielle et l’utilisation des énergies fossiles, les humains sont désormais des agents géologiques majeurs. Actuellement, les flux d’origine anthropique de plus de 62 éléments chimiques surpassent les flux naturels correspondants. Du fait de leurs particularités géologiques, les montagnes ont été exploitées depuis les débuts de la métallurgie. Les Pyrénées ne font pas exception comme en témoignent de nombreux sites miniers exploités depuis plusieurs milliers d’années et laissant un impact sur l’environnement. De plus, les sols de haute altitude sont souvent peu profonds et donc sensibles aux processus d’érosion. La « zone critique » de montagne est donc sensible aux changements environnementaux induits par l'homme - par exemple l'agriculture, l'exploitation minière, les coupes forestières, ainsi que l'impact du changement climatique et les changements environnementaux rapides associés. Par exemple, les inondations peuvent remobiliser les métaux traces stockées dans les sols et les terrils miniers et ainsi impacter les écosystèmes naturels, agricoles, jusqu’aux systèmes côtiers. Les tourbières, un écosystème récurrent dans les environnements montagneux, constituent des réservoirs de matière organique. En raison de leur capacité à piéger les métaux et les radionucléides, ces milieux naturels peuvent être considérés comme une « éponge » à polluants qui se sont accumulés depuis le début de la métallurgie.
Sur la base de premiers résultats concernant les concentrations de métaux traces dans les Pyrénées centrale et orientale (Le Roux & Claustres, non publié), nous estimons que plus de 600 tonnes de plomb d’origine anthropique sont stockées dans les tourbières et les sols organiques, mais aussi dans les sédiments lacustres sur le versant nord des Pyrénées. Des conclusions similaires pourraient être tirées pour d'autres métaux. Le sort de ces éléments trace non essentiels (PHTE : Pb, As, Sb, Hg …) en relation avec le changement climatique ou les changements environnementaux rapides est mal compris. Une fois ces éléments remobilisés dans la zone critique, le bassin versant peut devenir hautement enrichi dans la fraction biodisponible de ces éléments trace (dépassant les valeurs guides recommandées). Plusieurs PHTE pourraient aussi être bio-accumulés dans les poissons et d'autres organismes aquatiques, modifier les communautés benthiques et affecter la qualité de l'eau potable.
L'héritage des stocks de métaux traces dans la zone critique de montagne reste à comprendre. Les Pyrénées offrent un terrain parfait pour des recherches scientifiques approfondies sur le devenir et l'impact de ces PHTE sur le fonctionnement écologique des bassins versants de montagne.
En réponse à l'appel ANR 2015 pour une meilleure compréhension de la zone critique, des écosystèmes (Axe 1), et une amélioration de nos connaissances en écotoxicologie (Axe 2), TRAM est un projet interdisciplinaire et intégratif prometteur:
1) TRAM évaluera les changements dans l'introduction et le transfert des PHTE sur plusieurs millénaires en utilisant une combinaison innovante de traceurs géochimiques,
2) TRAM combinera en outre une approche géochimique avec des analyses écologiques pour définir l'impact des PHTE sur les services écosystémiques et la biodiversité,
3) TRAM va développer une série d'indicateurs pour rendre compte de l'impact des PHTE sur la zone critique de montagne pour les décideurs, en tenant compte de l’hydrologie, de la modélisation biogéochimique associée à une analyse SIG.

Coordinateur du projet

Monsieur Gael Le Roux (Centre National de la Recherche Scientifique/Laboratoire d'Ecologie Fonctionnelle et Environnement)

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

CNRS/EcoLab Centre National de la Recherche Scientifique/Laboratoire d'Ecologie Fonctionnelle et Environnement

Aide de l'ANR 272 017 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2015 - 36 Mois

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