Soutenance de thèse de TORRES RODRIGUEZ Natalia
Titre de thèse
Dynamique et distribution des espèces marines de mercure
Marine Hg species dynamics and distribution
Résumé de la thèse
Le mercure est un polluant qui représentante une menace pour l'espèce humaine et les écosystèmes du monde entier. La Convention de Minamata des Nations unies sur le mercure, en vigueur depuis 2017, vise à protéger la santé publique et l'environnement des effets toxiques du mercure. Pour atteindre les objectifs de la convention, une compréhension générale du cycle mondial du mercure est nécessaire.
Les océans sont sous étudiés en ce qui concerne le mercure. Jusqu'à présent, seules 5 804 mesures de mercure THg dans l'eau de mer ont été effectuées au niveau mondial, avec un nombre nettement inférieur de mesures pour différentes les autres espèces, soit environ 2 400. Bien qu'il s'agisse du troisième plus grand bassin océanique, seules 5 mesures de mercure ont été réalisées dans l'océan Indien. Dans ce document, Nous exposons des données sur la spéciation du mercure provenant d'un transect lors d'une mission océanographique GEOTRACES couvrant la majeure partie du sud de l'océan Indien. Nous avons combiné les mesures de mercure dans l'eau de mer, les particules, les sédiments, les aérosols et la pluie pour calculer les flux entre les compartiments atmosphérique, océanique et du plancher océanique. Des taux d'évasion élevés ne sont observés que dans les zones sous l'influence du courant des Aiguilles. Nos résultats révèlent un déséquilibre important entre les dépôts secs et humides, l'évasion et les flux d'exportation verticale dans les stations les plus méridionales, ce qui indique que le secteur indien de l'océan Austral peut agir comme un puit de mercure.
Au cours des dernières décennies, les sources anthropiques de mercure ont été bien quantifiées. En revanche, la contribution des sources naturelles au cycle global du mercure reste incertaine. La convention de Minamata sur le mercure prévoit la surveillance des niveaux de mercure dans l'environnement, et la quantification des sources naturelles est essentielle pour mesurer l'empreinte anthropique. Les sources naturelles comprennent le volcanisme terrestre, les émissions provenant de sols enrichis et les sources hydrothermales sous-marines. L'impact des monts hydrothermaux et du volcanisme reste largement inconnu. Nous présentons les mesures de mercure dans les fluides hydrothermal des cheminées, les eaux de panache, l'eau de mer, le biote, les particules et les sédiments de cinq sites volcaniques sous-marins. Nos résultats indiquent des concentrations de mercure relativement constantes dans les fluides hydrothermaux à travers les dorsales médio-océaniques, contrastant avec celles trouvées dans les volcans d'arc. À l'aide d'un modèle de dilution, nous avons établi que le mercure d'origine hydrothermale se comporte de manière quasi conservatrice une fois qu'il est relâché. Nous sommes en mesure de détecter des traces du mercure hydrothermal à des centaines de kilomètres de distance et dans des sédiments éloignés. En mettant nos résultats à l'échelle, nous proposons un flux de mercure provenant des évents hydrothermaux à la fois dans les volcans d'arc et les dorsales médio-océaniques, qui représentent ensemble la majorité des évents hydrothermaux sous-marins.
Thesis resume
Mercury is a global pollutant that threatens humans and ecosystems worldwide. The United Nations Minamata Convention on Mercury, effective since 2017, aims to safeguard human health and the environment from the toxic effects of mercury. To achieve the goals of the convention, a comprehensive understanding of the global mercury cycle is needed.
The global ocean is understudied for mercury. Until today, only 5,804 total mercury measurements in seawater have been reported globally, with substantially fewer measurements, around 2,400, reported for the different mercury species. Despite being the third-largest ocean basin, only 5 mercury measurements have been done in the Indian Ocean. Here, we report mercury speciation data from a GEOTRACES cruise transect covering most of the Southern Indian Ocean. We combined mercury measurements in seawater, particles, sediments, aerosols, and rain to calculate fluxes between the atmospheric, oceanic, and seafloor compartments. High evasion rates are observed only in the areas under the influence of the Agulhas Current. Our findings reveal a significant imbalance between dry deposition, wet deposition, evasion, and vertical export fluxes at southernmost stations, indicating that the Indian sector of the Southern Ocean may act as a sink for mercury.
In recent decades, anthropogenic sources of mercury have been well quantified. Conversely, the contribution of natural sources to the global mercury cycle is still uncertain. The Minamata Convention on Mercury mandates monitoring environmental mercury levels, and quantifying natural sources is crucial to understanding the anthropogenic imprint. Natural sources include terrestrial volcanism, emissions from enriched soils, and submarine volcanic and hydrothermal activity. The impact of submarine hydrothermal venting and volcanism remains largely unknown. Here, we present mercury observations from vent fluids, plume waters, seawater, biota, particles, and sediments from five submarine volcanic sites. Our findings indicate relatively consistent mercury concentrations in vent fluids across mid-ocean ridges, contrasting with those found in arc volcanoes. Using a dilution model, we established that hydrothermal-derived mercury behaves quasi-conservatively once released from vent sites. We are able to trace the hydrothermal and volcanic mercury contribution hundreds of kilometers away and within distant sediments. Scaling our results, we propose a mercury flux from hydrothermal vents in both arc volcanoes and mid-ocean ridges, which together account for the majority of submarine hydrothermal venting.