{"id":9331,"date":"2023-02-09T15:57:41","date_gmt":"2023-02-09T14:57:41","guid":{"rendered":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/?p=9331"},"modified":"2023-08-29T09:01:38","modified_gmt":"2023-08-29T07:01:38","slug":"expedition-maritime-au-large-de-vancouver-premiere-etape-pour-mieux-comprendre-le-cycle-du-chrome-dans-les-oceans","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/wp.unil.ch\/geoblog\/2023\/02\/expedition-maritime-au-large-de-vancouver-premiere-etape-pour-mieux-comprendre-le-cycle-du-chrome-dans-les-oceans\/","title":{"rendered":"Exp\u00e9dition maritime au large de Vancouver\u00a0: premi\u00e8re \u00e9tape pour mieux comprendre le cycle du chrome dans les oc\u00e9ans"},"content":{"rendered":"\n
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Isabelle Baconnais, Institut des sciences de la Terre<\/figcaption><\/figure>\n<\/div>\n\n\n\n
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Isabelle Baconnais<\/a>, membre du groupe de recherche BOAT (Laboratory for Biological Oceanography Across Time<\/a>, Institut des sciences de la Terre – ISTE), a men\u00e9 en octobre 2022 une exp\u00e9dition maritime au large de Vancouver.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Elle y a r\u00e9colt\u00e9 divers \u00e9chantillons d\u2019eau de mer et de particules en suspension afin de mesurer leur teneur en chrome. Son objectif est de d\u00e9terminer si cet \u00e9l\u00e9ment pourrait fonctionner comme un traceur de l\u2019activit\u00e9 des pompes biologiques marines, qui ont un r\u00f4le important dans le cycle du carbone oc\u00e9anique.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

Ces pompes permettent en effet de transformer et d\u00e9placer le CO2<\/sub> dissous des eaux de surface au fond des oc\u00e9ans, aidant ainsi \u00e0 la r\u00e9gulation du climat de la plan\u00e8te. Une quantification plus pr\u00e9cise de la capacit\u00e9 des pompes biologiques \u00e0 transporter le CO2<\/sub> dans les eaux profondes permettrait de mieux pr\u00e9dire leur r\u00f4le dans la r\u00e9gulation du changement climatique.<\/p>\n\n\n\n

Les oc\u00e9ans couvrent plus de 70% de la surface de la Terre. Ils influencent consid\u00e9rablement le climat, notamment via l\u2019absorption du gaz carbonique atmosph\u00e9rique (CO2<\/sub>), l\u2019un des principaux gaz \u00e0 effet de serre. Les microorganismes photosynth\u00e9tiques (phytoplanctons) situ\u00e9s dans les eaux de surface utilisent le CO2<\/sub> dissous dans l\u2019eau pour le transformer en carbone organique, \u00e0 l\u2019instar des plantes terrestres. Le phytoplancton est ensuite ing\u00e9r\u00e9 par d\u2019autres organismes, et une partie de ce carbone organique \u00ab\u00a0coule\u00a0\u00bb au fond de l\u2019oc\u00e9an avec les excr\u00e9ments ou les cadavres. Les proc\u00e9d\u00e9s biologiques participant \u00e0 la s\u00e9questration du carbone dans les oc\u00e9ans sont d\u00e9crits sous le nom de pompe \u00e0 carbone biologique<\/em> (biological carbon pump, BCP<\/em>). Cette pompe est essentielle \u00e0 l\u2019\u00e9quilibre climatique. Depuis le d\u00e9but de l\u2019\u00e8re industrielle, elle a d\u00e9j\u00e0 permis d\u2019absorber environ un tiers des \u00e9missions de CO2<\/sub> li\u00e9es \u00e0 la combustion d\u2019\u00e9nergies fossiles.<\/p>\n\n\n\n

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source : ocean-climate.org<\/a><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Plusieurs \u00e9quipes scientifiques essaient d\u2019\u00e9valuer dans quelle mesure l\u2019activit\u00e9 de ces BCP est, ou pourrait \u00eatre, impact\u00e9e par le changement climatique et inversement. Les mod\u00e9lisations sont difficiles \u00e0 r\u00e9aliser car elles sont li\u00e9es \u00e0 de nombreuses incertitudes (changement de la circulation des masses d\u2019eau ou des apports de nutriments vers l\u2019Oc\u00e9an par exemple). L\u2019utilisation du carbone m\u00eame comme traceur de la BCP est limit\u00e9e par sa pr\u00e9sence en forte concentration dans les oc\u00e9ans, et par son utilisation dans divers processus physiques et biologiques (photosynth\u00e8se, respiration, dissolution etc.) qui ne permettent pas de distinguer et quantifier facilement les processus sp\u00e9cifiquement li\u00e9s \u00e0 la BCP.<\/p>\n\n\n\n

Un int\u00e9r\u00eat s\u2019est r\u00e9cemment port\u00e9 sur le chrome et sa relation avec le transport du carbone vers les eaux profondes dans les oc\u00e9ans. Cependant, on ne dispose actuellement d\u2019aucune mesure directe du chrome dans les particules marines pour confirmer cette derni\u00e8re connexion (voir encadr\u00e9<\/a>). Isabelle Baconnais m\u00e8ne une recherche afin de combler cette lacune.<\/p>\n\n\n\n

La chercheuse nous d\u00e9crit ci-dessous son exp\u00e9dition au large de Vancouver pour r\u00e9colter des \u00e9chantillons d\u2019eau de mer et de particules en suspension (photos de Maxime Curchod).<\/p>\n\n\n\n

Un automne \u00e0 Vancouver<\/h3>\n\n\n\n

En octobre 2022, nous sommes mont\u00e9s \u00e0 bord des a\u00e9roglisseurs SIYAY et MOYTEL de la Garde c\u00f4ti\u00e8re canadienne, pour six jours passionnants dans le d\u00e9troit de Georgia et Saanich Inlet, dans le Pacifique Est canadien. Le d\u00e9troit de Georgia est un environnement dynamique qui s\u00e9pare la ville de Vancouver de la pittoresque \u00eele du m\u00eame nom. Saanich Inlet est un fjord partiellement anoxique (avec peu d\u2019oxyg\u00e8ne dissous dans l\u2019eau) de l\u2019\u00eele de Vancouver.  <\/em><\/p>\n\n\n\n

Le site de Vancouver offrait l\u2019opportunit\u00e9 de collaborer avec des scientifiques de l\u2019Universit\u00e9 de Colombie Britannique (UBC). Le laboratoire du professeur Roger Fran\u00e7ois a notamment fourni les pompes utilis\u00e9es pour la r\u00e9colte des particules en suspension. Son \u00e9quipe (soit Maureen Soon) a \u00e9galement facilit\u00e9 le contact avec les gardes c\u00f4tes pour l\u2019organisation des sorties en mer. Le mat\u00e9riel et l\u2019exp\u00e9rience mis \u00e0 disposition sur place ont grandement contribu\u00e9 \u00e0 la r\u00e9ussite de cette phase d\u2019\u00e9chantillonnage.<\/p>\n\n\n\n

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L\u2019\u00e9quipe de scientifiques lausannois et canadiens sur le pont de l\u2019a\u00e9roglisseurs SIYAY.
De gauche \u00e0 droite : Isabelle Baconnais, Edward Mason (\u00e9tudiant \u00e0 UBC, derri\u00e8re), Roger Fran\u00e7ois (professeur \u00e0 UBC, devant), Maxime Curchod (\u00e9tudiant de la FGSE), Lisa Kester, Nicole McHugh et Morgan Griffith (\u00e9tudiants \u00e0 UBC). Deux membres de l\u2019incroyable \u00e9quipe des garde-c\u00f4tes en arri\u00e8re-plan.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Chaque matin, nous arrivons \u00e0 la base des garde-c\u00f4tes pour trouver l\u2019a\u00e9roglisseur massif qui nous attend sur l\u2019asphalte. Une fois que les gardes et les scientifiques ont fini de charger leur \u00e9quipement respectif, l\u2019a\u00e9roglisseur se gonfle et se retrouve sur l\u2019eau en un clin d\u2019\u0153il. Il se d\u00e9place si rapidement et le courant d\u2019air est tel qu\u2019il nous est interdit de sortir de la cabine durant le trajet, de peur que nous soyons emport\u00e9s par-dessus bord. En contrepartie, nous arrivons rapidement sur notre site d\u2019\u00e9tudes et commen\u00e7ons \u00e0 \u00e9chantillonner dans la fra\u00eecheur matinale d\u2019automne de la c\u00f4te ouest canadienne. Nous avons \u00e9t\u00e9 particuli\u00e8rement chanceux concernant la m\u00e9t\u00e9o, puisqu\u2019il a fait beau durant pratiquement tout le s\u00e9jour.<\/p>\n\n\n\n

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A\u00e9roglisseur des gardes c\u00f4tes de Vancouver : ces engins peuvent se mettre tr\u00e8s rapidement \u00e0 l\u2019eau et voguent \u00e0 grande vitesse. Ils sont \u00e9quip\u00e9s de treuils et c\u00e2bles permettant de plonger les lourdes pompes n\u00e9cessaires \u00e0 l\u2019\u00e9chantillonnage des particules marines. Les sorties en mer ont \u00e9t\u00e9 r\u00e9alis\u00e9es sur trois fois deux jours.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Travailler avec les garde-c\u00f4tes signifie que les missions de secours ont la pr\u00e9s\u00e9ance sur l\u2019\u00e9chantillonnage. En cas d\u2019appel d\u2019urgence, tout l\u2019\u00e9quipement d\u2019\u00e9chantillonnage doit \u00eatre ramen\u00e9 \u00e0 bord et s\u00e9curis\u00e9 afin de partir au plus vite. Ceci ne s\u2019est heureusement produit qu\u2019une fois durant toute la campagne de r\u00e9colte, et dans ce cas pr\u00e9cis, nous avons pu nous remettre \u00e0 l\u2019\u00e9chantillonnage rapidement.  <\/p>\n\n\n\n

\u00c9chantillonnage en pleine mer<\/h3>\n\n\n\n

Sous le regard curieux des saumons, des baleines et des otaries, nous proc\u00e9dons au pr\u00e9l\u00e8vement d\u2019\u00e9chantillons : nous immergeons les pompes d\u2019une trentaine de kilos chacune \u00e0 des profondeurs pr\u00e9alablement d\u00e9finies, au travers desquelles passent des centaines de litres d\u2019eau de mer dont les particules en suspension sont r\u00e9cup\u00e9r\u00e9es sur des filtres. Nous r\u00e9coltons \u00e9galement de l\u2019eau de mer dans des bouteilles de 20 litres sp\u00e9cialement con\u00e7ues pour l\u2019\u00e9chantillonnage de m\u00e9taux sensibles aux contaminations, que nous appelons des bouteilles Go-Flo. Nous r\u00e9partissons l\u2019eau dans des flacons sp\u00e9cifiques qui serviront \u00e0 diff\u00e9rentes analyses (salinit\u00e9 et oxyg\u00e8ne de l\u2019eau, concentration de cadmium, concentration de chrome dissous, concentration en carbone organique particulaire).<\/p>\n\n\n\n

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  R\u00e9colte d\u2019\u00e9chantillons d\u2019eau de mer \u00e0 partir des bouteilles Go-Flo. Les flacons doivent \u00eatre bien identifi\u00e9s selon les diff\u00e9rentes mesures auxquelles ils serviront. Les bouteilles Go-Flo sont accroch\u00e9es sur une ligne et immerg\u00e9es dans l\u2019eau, chacune a une profondeur d\u00e9finie. Un syst\u00e8me de clapet permet de les fermer pour pi\u00e9ger l\u2019eau de mer qu\u2019ils contiennent. Ces bouteilles sont fabriqu\u00e9es sans \u00e9l\u00e9ments m\u00e9talliques afin de ne pas contaminer les \u00e9chantillons. De mani\u00e8re g\u00e9n\u00e9rale, tout le mat\u00e9riel entrant en contact avec l\u2019eau r\u00e9colt\u00e9e (treuils, r\u00e9cipients etc\u2026) doit \u00eatre trait\u00e9 pour \u00e9viter les contaminations m\u00e9talliques des \u00e9chantillons.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Le temps exceptionnellement chaud du d\u00e9but de l\u2019automne 2022 a entra\u00een\u00e9 une activit\u00e9 biologique \u00e9lev\u00e9e. Les filtres r\u00e9cup\u00e9r\u00e9s dans les eaux de surface en ont t\u00e9moign\u00e9, avec leur couleur beige \u00e0 verd\u00e2tre, et leur odeur de sushi. L\u2019\u00e9chantillonnage le plus remarquable a eu lieu dans les eaux profondes de Saanich Inlet, o\u00f9 le manque d\u2019oxyg\u00e8ne pouvait \u00eatre d\u00e9tect\u00e9 directement \u00e0 partir de la forte odeur d\u2019\u0153uf pourri d\u00e9gag\u00e9e par l\u2019eau r\u00e9colt\u00e9e, caract\u00e9ristique de la production de sulfure d\u2019hydrog\u00e8ne H2<\/sub>S en milieux anoxiques.<\/p>\n\n\n\n

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Deux orques, natives de la r\u00e9gion, nous joignent dans notre \u00e9chantillonnage, profitant de l\u2019abondance de nourriture offerte par une arri\u00e8re-saison cl\u00e9mente.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
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Diff\u00e9rence de couleur des filtres \u00e0 Saanich Inlet qui refl\u00e8te la composition vari\u00e9e des particules marines : des eaux de surface riches en production biologique (\u00e0 gauche) aux eaux de fond anoxiques sous 140 m de profondeur (\u00e0 droite).  Les filtres \u00e9chantillonn\u00e9s \u00e0 90 m et 125 m sont enrichis en oxides de fer et de mangan\u00e8se, leur donnant leur couleur rouge\u00e2tre.  <\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n
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Pourquoi cet int\u00e9r\u00eat pour le chrome ? <\/h3>\n\n\n\n

Le chrome est un \u00e9l\u00e9ment qui se trouve en trace dans l\u2019eau de mer, dans des concentrations de l\u2019ordre de 0.0000001 g par litre d\u2019eau de mer Sa concentration et son isotopie varient en fonction de sa r\u00e9partition entre chrome 6 (Cr(VI)) et chrome 3 (Cr(III)). Le Cr(VI) reste pr\u00e9f\u00e9rentiellement sous forme dissoute dans l\u2019eau de mer, alors que le Cr(III) isotopiquement plus l\u00e9ger et form\u00e9 par r\u00e9duction naturelle du Cr(VI), a tendance \u00e0 s\u2019adsorber sur les particules marines.<\/p>\n\n\n\n

La mesure des concentrations et des rapports isotopiques du chrome dissous a permis d\u2019observer la perte de chrome dans les eaux de surface et leur remin\u00e9ralisation en profondeur, qui semblent li\u00e9es \u00e0 l\u2019activit\u00e9 biologique en surface et au cycle des particules marines. Il manque actuellement des mesures directes du chrome dans les particules marines pour confirmer ces observations. <\/p>\n\n\n\n

Cette \u00e9tude, et plus largement le projet SCriPT (voir r\u00e9f. en bas de l\u2019article<\/a>), visent \u00e0 \u00e9tablir une m\u00e9thode de mesure de la concentration et des rapports isotopiques du chrome dans les particules marines afin de potentiellement utiliser le chrome comme traceur du flux de carbone vers les eaux profondes, en d\u2019autres termes, de l\u2019activit\u00e9 de la BCP oc\u00e9anique.<\/p>\n<\/div>\n\n\n\n

Premier objectif atteint<\/h3>\n\n\n\n

Malgr\u00e9 les difficult\u00e9s techniques rencontr\u00e9es au cours de ce voyage (fonctionnement parfois al\u00e9atoire des pompes filtrantes), l\u2019\u00e9chantillonnage a \u00e9t\u00e9 globalement r\u00e9ussi concernant \u00e0 la fois la quantit\u00e9 et la qualit\u00e9 des eaux et particules r\u00e9colt\u00e9es. Il s\u2019agit maintenant de mesurer le chrome et ses rapports isotopiques contenus dans ces \u00e9chantillons de mani\u00e8re pr\u00e9cise. Des protocoles existent pour le chrome dissous dans l\u2019eau, mais il faut \u00e9tablir celui pour le dosage du chrome fix\u00e9 sur les particules en suspension. Ces \u00e9chantillons repr\u00e9sentent les premiers pas vers une compr\u00e9hension plus pouss\u00e9e du cycle du chrome dans les oc\u00e9ans. <\/p>\n\n\n\n

Le chrome, qui n\u2019est pas utilis\u00e9 dans des processus biologiques, deviendrait donc un excellent traceur des particules qui entrainent le carbone des eaux de surface vers les eaux profondes, et par cons\u00e9quent, un indicateur des variations de la BCP dues \u00e0 l\u2019impact du changement climatique.<\/em><\/p>\n\n\n\n

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Pour en savoir plus<\/h3>\n\n\n\n

Cette \u00e9tude s\u2019inscrit dans le cadre du projet de recherche europ\u00e9en Horizon2020 SCrIPT<\/strong> : Stable Chromium Isotopes as a Productivity Tracer<\/strong><\/a> <\/strong>(projet obtenu par le professeur Samuel Jaccard de l’Institut des sciences de la Terre)<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n\n\n\n

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