Validation de la technique DET (Diffusive Equilibration in Thin Films) pour mesurer des microprofils de fer et de manganèse dans les sédiments lacustres.

Les sédiments d'un lac constituent un milieu où s'exercent diverses réactions diagénétiques. Les \nconcentrations de solutés dans l'eau interstitielle des sédiments y sont souvent des indicateurs \nsensibles des réactions de diagénèse (Tessier et al., 1994). Celles-ci ont parfois lieu sur une courte \néchelle spatiale de l'ordre du millimètre. Pour arriver à améliorer la compréhension que nous avons \nde ces processus diagénétiques, il devient primordial d'utiliser des techniques adéquates permettant \nd'obtenir une haute résolution verticale (≤ mm). Ceci permettra aussi d'évaluer plus précisément \nles flux diffus ifs des solutés. Certaines techniques existent pour échantillonner l'eau interstitielle \ntelles que celles impliquant des carottes de sédiments (Reeburgh, 1967; Lyons et al., 1979) ou la \ndialyse in situ (Hesslein, 1976; Mayer, 1976). Cependant, leurs résolutions demeurent faibles (≥ \n0.5 cm). \nLa technique DET ("Diffusive Equilibration in Thin films"), faisant appel à des gels de \npolyacrylamide, a été proposée (Davis on et al., 1991) pour obtenir in situ des microprofils de \nconcentration de Fe, Mn, Ca, Mg et S0₄ dans les sédiments avec une résolution de l'ordre du mm. \nCette technique fait appel à des gels minces placés sur un support en Plexiglas et qui sont introduits \nverticalement dans le sédiment et laissés à équilibrer avec l'eau interstitielle. Afin de préserver les \nmicroprofils de solutés, ces gels sont soit tranchés rapidement après leur récupération (cas du Ca, \nMg et S0₄) soit fixés chimiquement avec une solution alcaline (cas du Fe et Mn). Peu d’études \nexistent où la technique d’échantillonnage DET a été comparée à d’autres techniques \nd’échantillonnage des eaux interstitielles pour y mesurer [Fe] et [Mn] (Zhang et al. 1999; Fones et \nal. 2001). L'objectif de cette recherche vise donc à valider la technique DET en la comparant à la \ndialyse in situ pour la mesure de microprofils de Fe(II) et Mn(II) dans les sédiments lacustres. Dans \nnotre étude, nous avons utilisé deux types de gels d’acrylamide dans les échantillonneurs DET: .l’un \n(APA) est fabriqué avec un agent liant à base d’agarose de formule brevetée (AcrylAide), alors que \nl’autre (Fye) l’est avec le bis-acrylamide comme agent liant. \nPour rencontrer l’objectif de notre étude, nous avons d’abord réaliser des expériences en \nlaboratoire pour caractériser les deux gels utilisés. Des mesures de gonflement des gels en fonction \ndu pH nous ont permis de déterminer le pH optimal de la solution servant à oxyder Fe(II) et Mn(II) \ndans les gels et fixer ainsi leurs microprofils sans trop déformer les gels. Des mesures de spectres \ninfrarouges et RMN nous ont montré la présence probable de groupements carboxylates dans le gel \nAPA. La mesure de coefficients de distribution de Fe(II) et Mn(II) à l’équilibre entre l’eau et le gel \nindique que la solubilité de ces deux métaux dans le gel varie avec le pH, la nature et la \nconcentration des ions présents, ainsi qu’avec la concentration de Fe ou Mn. Ces informations \nsuggèrent que les gels ne sont pas inertes. \nNous avons ensuite déployé in situ des échantillonneurs DET et des dialyseurs dans deux lacs \nde composition chimique différentes et représentatifs de la gamme de lacs rencontrés au Québec : \nle lac Tantaré, situé sur le Bouclier Canadien et le lac Memphrémagog, localisé dans les BassesTerres \ndu St-Laurent. L’utilisation des deux gels installés de part et d’autre de l’échantillonneur \nDET nous a aussi permis de comparer la réponse de ces gels à fine échelle. Les microprofils de \nFe(II) obtenus avec la technique DET montrent des structures fines qui ne sont pas perçues lorsque \nla dialyse in situ est utilisée pour obtenir les profils, sans doute pour des questions de résolution. \nLes microprofils de Mn(II), par contre, présentent peu de structure fine. Par ailleurs, les résultats \nont montré des différences importantes de concentrations de Fe(II) et Mn(II) entre la dialyse in situ \net la technique DET et entre les deux gels utilisés dans les échantillonneurs DET. Ces différences \nétaient plus importantes pour le lac Tantaré (faible force ionique) que pour le lac Memphrémagog \n(force ionique plus élevée). \nComme les différences de concentrations de Fe(II) et Mn(II) observées in situ entre les \ntechniques d'échantillonnage pouvaient être attribuées en partie à l'hétérogénéité des sédiments, \nnous avons essayé de lever cette ambiguïté. À cette fin, nous avons déployé des échantillonneurs \nDET et des dialyseurs dans un mésocosme contenant du sédiment du lac Tantaré préalablement \nhomogénéisé. Cette expérience à de nouveau montré des différences importantes de concentration \nde Fe(II) et Mn(I1) entre les techniques et entre les gels. \nDes expériences antérieures ayant montré que la dialyse in situ est relativement fiable pour \nmesurer des concentrations de Fe(II) et Mn (II) dans les eaux interstitielles, nous en concluons donc \nque certaines des divergences observées entre la dialyse in situ et la technique DET sont dues à des \nartéfacts liés à cette dernière technique. Il serait important de bien comprendre ces artéfacts avant \nd'utiliser la technique DET sur une base routinière. \n

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