title: Sources et dynamique de la matière organique dans le bassin de la Seine
Creators: name: Varrault, Gilles
name: Parlanti, Édith
Publisher: name: PIREN-Seine
Year: 2019

description: La matière organique (MO) dans les systèmes aquatiques est un mélange très complexe et dynamique de composés organiques provenant de sources naturelles et d'apports anthropiques (Bauer et al., 2011; Cawley et al., 2012; Artifon et al., 2019). L'origine allochtone (détritus végétaux et sols terrestres) ou autochtone (production aquatique in situ) de la MO naturelle influence sa composition et ses propriétés qui  vont  déterminer  sa  réactivité  dans  les écosystèmes  aquatiques  (Besemer et  al.,  2009;  Lambert  et al., 2017). La MO naturelle est principalement formée par des processus biogéochimiques tels que la photosynthèse,  l'excrétion ou  la  sécrétion  par les  organismes,  la  dégradation  de  la  biomasse  végétale (Artifon  et  al.,  2019).  La  concentration  et  la  composition  de  la  MO  dépendent  du  bassin  versant environnant (nature, occupation des sols) et elles dépendent également de la connectivité hydrologique entre  le  cours  d’eau  (lit  mineur),  sa  plaine  d’inondation  et  les  eaux  souterraines,  qui  contrôle  le transfert de la MO terrestre et d'origine aquatique vers le cours d’eau (Besemer et al., 2009).

La  MO  joue  un  rôle  essentiel  dans  les  écosystèmes  aquatiques  de  surface  (Stedmon  et  al.,2003)  en raison du nombre de processus dans lesquels elle intervient. Quelle que soit sa source, elle joue un rôle central sur la nature du métabolisme (hétérotrophe ou autotrophe) des cours d’eau. La MO influence également   la   spéciation,   la   solubilité,   la   toxicité   et   le   transport   des   polluants   organiques   et inorganiques   (Buffle,   1988;   Campbell,   1995).   Elle   est   aussi   impliquée   dans   les   réactions photochimiques  aqueuses,  le  cycle  et  la  disponibilité  des  nutriments  (Bormann  et  Likens,  1967; Nebbioso et Piccolo, 2013). Les  mécanismes impliqués  dans tous  ces  processus dépendent fortement non  seulement  de  la  quantité  de  MO,  mais  aussi  de  sa  nature  chimique,  de  ses  propriétés  physico-chimiques   et   de   sa   composition.   La   MO   est   également   une   préoccupation   majeure dans   la potabilisation  de  l’eau  (Baghoth  et  al.,  2011;  Liden  et  al.,  2017)  car  elle  affecte  l'efficacité  des procédés de traitement de l'eau, la couleur, l'odeur et le goût de l'eau, et peut entraîner la formation de sous-produits  de  désinfection  (Bierozaet  al.,  2010,  Baghoth  et  al.,  2011;  Liden  et  al.,  2017).  Les activités humaines, notamment pour la Seine qui est sous forte pression urbaine, modifient la nature de la MO en raison des apports provenant notamment des rejets de stations d’épuration des eaux  usées (Matar  et  al.,  2012).  Malgré  leur  rôle  clé  dans  les  processus  environnementaux,  la  composition  et  la réactivité de la MO sont encore trop peu connues.

L’objectif de ce volume est ainsi de mieux caractériser les sources et la dynamique spatio-temporelle  de  la MO  dans  le  bassin  de  la  Seine.  Dans  le  chapitre  1,  la  variabilité  spatio-temporelle  de  la  matière  organique dissoute (MOD) en Seine, Marne et Oise en amont de l’agglomération ainsi que son évolution de l’amont à l’aval de l’agglomération Parisienne, selon un gradient d’urbanisation sont étudiées. La caractérisation de la MOD est effectuée grâce à l’étude de ses propriétés optiques notamment par spectroscopie de fluorescence 3D. Cette technique offre une cadence analytique élevée ainsi qu’un potentiel d’analyse en ligne et en temps réel de la MOD.

Dans  le  chapitre  2,  afin  d’appréhenderla  complexité  physicochimique  de  la  MO,une  caractérisation structurale plus fine, mais également plus lourde, est couplée à l’étude des propriétés optiques de la MOD.Cette approche combinée, globale et moléculaire, nous permettra in fine d’augmenter notre degré d’expertise et capacité d’interprétation des propriétés optiques de la MOD.Les sites atelier de l’Orge, de l’axe de Seine et de la Bassée ont été étudiés.

Dans  le  chapitre  3,  la MOD est caractérisée dans les nappes d’eau souterraine de la Bassée qui sont en connexion avec la Seine. L’échantillonnage s’est déroulé durant deux situations hydrologiques contrastées: hautes  eaux en  mars  2017 et basses  eaux en  novembre  2017. Les caractéristiques  de la MOD sont étudiées par  spectroscopie  optique  (absorbance  UV-Visible  et  fluorescence  3D)  dans  les  eaux  de  surface  (Seine  et gravières) et dans les nappes souterraines (alluvion et craie). 

Dans  le  chapitre  4,  le  métabolisme  de  la  gravière  de  la  Cocharde  est  étudié.  Cette  gravière  est  considérée comme un exemple d’annexe hydraulique de la Seine dans la plaine alluviale de la Bassée. Les sources et les flux  de  carbone  ainsi  que  leur  variabilité  temporelle  sont  étudiés  permettant  ainsi  de  caractériser  la dynamique  temporelle  du  métabolisme.  L’obtention  de  ces  résultats  a  nécessité  des  développements instrumentaux  et  méthodologiques  innovants  autour  du  suivi  haute  fréquence  des  paramètres  physico-chimiques et des gaz dissous.

Dans le cinquième chapitre, ProSe-PA (ProSe en Parallèle et Assimilation de données) est appliqué sur des données  réelles  de  concentration  en  oxygène  dissous  en  Seine  depuis  l'amont  de  Paris  jusqu'à  l'estuaire. Avant d'assimiler ces mesures réelles, un diagnostic de la simulation des concentrations en oxygène dissous par le modèle direct est réalisé. L’objectif est d’affiner les clés de répartition de la matière organique dissoute (MOD)  dans  la  rivière  ainsi  que  la  calibration  des  activités  de  la  MOD  biodégradable afin d’améliorer les concentrations en oxygène dissoussimulées