Variabilité spatiale et temporelle des propriétés optiques et chimiques de la matière organique dissoute dans les rivières de la Côte-Nord, Québec, Canada

摘要

Les grands systèmes fluviaux constituent à la fois un vecteur d'échange et un milieu de transformation de la matière et de l'énergie entre les écosystèmes terrestres et aquatiques. La matière transportée par les rivières se constitue d'éléments chimiques (carbone, azote, phosphore, silice) sous forme inorganique ou organique associés à d'autres métaux (fer, manganèse, etc). La matière organique (MO) exportée se trouve principalement sous forme dissoute (MOD) dont une part interagit avec la lumière. Les connaissances de la variabilité saisonnière de la MOD transportée par les rivières nordiques restent limitées aussi bien sur le plan de sa composition élémentaire, que sur ses propriétés optiques. Dans cette étude, neufs grands systèmes fluviaux (naturels et avec barrages) de la Côte-Nord ont été échantillonnés saisonnièrement entre 2010-2011. On estime que l'export annuel de ces neuf systèmes s'élève à 621 Giga gramme (Gg, ou *109g) de carbone organique dissous (COD), soit environ 25 % des apports totaux reçus par l'estuaire et le golfe du Saint-Laurent (EGSL). Pour les rivières naturelles la crue printanière est le moment où plus de la moitié du carbone organique dissous (COD) total est exporté, alors que les exports hivernaux sont négligeables (10 %). Pour les rivières harnachées, la régulation du régime hydrique favorise un export hivernal du COD et élimine les variations saisonnières dans les concentrations d 'éléments chimiques. La MOD a été caractérisée à l'aide de ses propriété d'absorption et de fluorescence, ainsi que sa composition stoechiométrique élémentaire (C : N : P). L'ensemble des indicateurs ont permis de mettre en évidence des différences saisonnières et inter-rivières dans la composition de la MOD.udL'absorption spécifique des ultraviolets à 254 mn (SUVA) montre des valeurs élevées, typiques d'une matière riche en structures aromatiques (par ex., phénols de lignine) issue des environnements terrestres. La fluorescence a permis d'identifier la MOD des rivières avec barrages comme étant plus aromatique avec peu de variations saisonnières par rapport à la MOD des rivières naturelles. Dans les rivières naturelles l'origine de la MOD change entre les saisons. L'usage des propriétés optique de la MODC, pour prédire la composition élémentaire de la MOD ont été examinée. Le meilleur modèle, utilise les coefficients d'absorption à 275 nm et 295 mn et permet d'estimer les concentrations de COD avec une précision d 'environ 6%. Les composantes des matrices de fluorescence identifiées à l'aide d'une décomposition par facteur parallèle (PARAFAC) permettent d'estimer le COD avec une précision similaire. À partir de mesures réalisées in situ, le modèle créer permet d'estimer les concentrations de COD avec une précision de 7%. Ces résultats montrent le potentiel des instruments optiques pour le suivi des éléments organiques dans les systèmes fluviaux.