Comment les sédiments relarguent-ils ?

 

Objectif: Évaluer le relargage des sédiments dans l'eau de mer lorsque ceux-ci sont remués.

1) Manipulation :

Après avoir récupéré les culots de sédiments et en avons placé 1g dans des flacons en plastiques où se trouvait de l'eau salée (dissolution de NaCl(s) dans de l'eau Mili-Q de concentration 38 g/L sachant que cette concentration correspond à celle du sel dans l'eau de mer) à différents pH (6 ; 8 et 10 et eau MQ). Nous avons réopéré cette manipulation pour avoir chaque milieu en double.

D'une part, les premiers ont été agités pendant 2 heures. Nous voulions simuler, ou plutôt se rapprocher au mieux du passage d'un bateau et donc du mouvement de l'hélice dans l'eau. Elles sont ensuite placées dans la centrifugeuse, puis le surnageant de chaque corning est prélevé et mis d'une part dans un flacon en plastique et d'autre autre part dans un tube en verre spécifique à l'étude du carbone.

D'autre part, les seconds ont été remuées durant toute une nuit. Ceci correspondrait dans la mer à une tempête, à la houle, en fait une agitation de longue durée. Elles sont récupérées le lendemain matin. On exécute exactement les mêmes manipulations que pour les 4 premières boîtes. On se retrouve donc avec 4 flacons remplis de surnageant qui proviennent d'une agitation d'une durée de 2h ainsi que 4 autres flacons provenant d'une agitation d'une durée d'une nuit.

Aprés une nouvelle centrifugation visant à séparer le culot de sédiments du surnageant, nous avons prélevé le surnageant dans chaque tube dans le but de mesurer le pourcentage de carbone dissous.

 

 

2) Résutats : Mesures du carbone total dissous (CDT) :

*D'après l'étalonnage de l'apareil de mesure du carbone dissous, on obtient la relation :

m(C)=0.2243*Aire du pic -0.0068995

Exemple : pourcentage de carbone dans le surnageant du prélèvement initial (surnageant après centrifugation de l'échantillon initial)

Carbone dissous dans l'eau de mer de l'échantillon de sédiments : 34,15mg C /L

%C=0.03415/1025=0,0033%

d'après la masse volumique de l'eau de mer : 1025g/L

On connait le pourcentage théorique de carbone dissous dans l'eau de mer : 0,0028%.

Les résultats sont cohérents.

Interprétation des résultats :

Pourcentage en masse de carbone dissous : influence du temps et du pH

Quelle part de carbone est restée dans le sédiment? Quelle part de carbone a été relargué?

Exemple : 1 nuit dans l'eau milliQ

Les sédiments contiennent 9.5% de Carbone en masse. C'est à dire que 1g de sédiments secs contiennent 95mg de carbone.
Nous avons introduit 1g de sédiments secs dans 50mL d'eau milliQ. On obtient une concentration de carbone disous : 17mg/L
soit une masse de 17*0,050=0,85mg de carbone dissous c'est à dire que 0.9% du carbone "emprisonné" dans le sédiment s'est relargué dans l'eau.

D'après les tableaux suivants, on peut voir la quantité de sédiment relarger dans 50 mL d'eau après 1 heure ou 1 nuit d'agitation (avec une moyene de 1%) :

Les sédiments peuvent encore relarger 160 fois.
Les sédiments peuvent encore relarger 198 fois.
Les sédiments peuvent encore relarger 179 fois.
Les sédiments peuvent encore relarger 216 fois.

 

Les sédiment peuvent encore relarger 112 fois.
Les sédiments peuvent encore relarger 142 fois.
Les sédiments peuvent encore relarger 148 fois.
Les sédiments peuvent encore relarger 161 fois.

 

Conclusion :

3) Résutats : Mesures du carbone organique dissous (COD ou NPOC : none purgeable organic carbone) :

Afin d'éliminer le carbone inorganique dissous, les échantillons sont "bullés" c'est-à-dire que l'on injecte de l'acide chlorhydrique gazeux qui élimine les ions hydrogénocarbonates et carbonates grâce à une réaction acido basique qui dégage du CO2.

 

 

 

Si nous regardons la concentration de carbone organique dissous (COD) ainsi que la concentration du carbone total dissous (CTD), nous voyons bien que le pourcentage de carbone organique augmente avec le temps d'agitation.

Quelle part de carbone organique est restée dans le sédiment? Quelle part de carbone organique a été relargué?

Exemple : 1 nuit dans l'eau milliQ

Les sédiments contiennent 9.5% de Carbone en masse. C'est à dire que 1g de sédiments secs contiennent 95mg de carbone.
Nous avons introduit 1g de sédiments secs dans 50mL d'eau milliQ. On obtient une concentration de carbone organique disous : 3.0 mg/L
soit une masse de 3.0*0,050=0.15mg de carbone dissous c'est à dire que 0.16% du carbone organique "emprisonné" dans le sédiment s'est relargué dans l'eau.

Dans l'eau, les sédiments ont relargué environ 1% de carbone total et seulement 0.16% de carbone organique et donc 0,84% d'ions carbonate et hydrogénocarbonate.