Géochimie du cadmium dans un lac oligotrophe acide.

Au cours du dernier siècle, les émissions des métaux dans l'atmosphère ont \naugmenté considérablement. Ces éléments peuvent être transportés dans les aérosols sur \nde longues distances et être déposés sur les écosystèmes aquatiques et terrestres loin des \nsources d'émission. Cependant, l'accumulation des métaux dans les écosystèmes \naquatiques n'est généralement pas équivalente aux flux atmosphériques; il y a plusieurs \nfacteurs spécifiques au bassin versant, aux systèmes aquatiques eux-mêmes et au \ncomportement chimique des métaux qui peuvent influencer leur transport dans la colonne \nd'eau et leur accumulation dans les sédiments. Les lacs sont des récepteurs importants de \nces métaux traces et supportent une vie aquatique diversifiée d'où l'importance de \ncomprendre les processus physiques et biogéochimiques qui contrôlent la mobilité et la \ndistribution de ces métaux. \nMalgré leur importance, peu d'études systématiques ont été réalisées sur la \ngéochimie des métaux traces dans les lacs. La plupart de ces travaux impliquent des lacs \nproductifs, de pH élevé et très peu d'information concerne les lacs oligotrophes, pourtant \nabondants en Amérique du Nord. Nous avons choisi d'étudier la géochimie du cadmium \ndans ce type de lac parce qu'il est un métal toxique pour le biota et que les organismes \nplanctoniques et benthiques peuvent l'accumuler facilement; de plus, les émissions de Cd \ndans l'atmosphère sont encore importantes et font actuellement l'objet de mesures de \ncontrôle. Nous avons voulu comprendre avec ce travail, les processus qui contrôlent le \ntransfert de Cd de la colonne d'eau vers les sédiments et les processus responsables de \nl'accumulation de Cd dans les sédiments. \nUne étude systématique des profils de concentration du Cd dissous et d'autres \néléments en fonction de la profondeur dans la colonne d'eau a été réalisée durant la \npériode de stratification du lac Tantaré (mai - novembre); ce lac est situé dans une réserve \nécologique à 40 km au nord de la ville de Québec et à la limite sud du plateau précambrien \ndes Laurentides. Pour la mesure de ces profils on a utilisé des dialyseurs (à 8 reprises) et \ndes échantillonneurs à gel (DGT; Diffusion Gradients in Ihin films) à 3 reprises. On a \nobservé que les concentrations de Cd ne changent pas appréciablement dans la colonne \nd'eau pendant la période de stratification; elles ne changent pas non plus appréciablement \nen fonction de la profondeur à l'exception de quelques faibles variations, principalement \ndans le métalimnion et dans l'hypolimnion, attribuées au relargage du métal lors de la \ndécomposition de la matière organique. L'application de la technique DGT dans sa \nconception actuelle dans les eaux de faible contenu en cations est limitée par les effets \nélectriques dus à la co-diffusion des ions à travers le gel de diffusion qui nous amènent à \nsurestimer les concentrations de Cd in situ. \nAfin de comprendre comment le Cd est transporté vers les sédiments, nous avons \nutilisé des trappes à sédiment (à 8 reprises) pour récolter des particules dans \nl'hypolimnion. La composition de ces particules est dominée par la matière organique \nd'origine allochtone (substances humiques) provenant du bassin versant et par les oxydes \nde Fe probablement formés dans le lac. La corrélation positive du flux particulaire de Cd \navec ceux de ces deux phases solides est un indice que le métal est très probablement \nassocié à ces substrats durant son transport vers le sédiment. Il est difficile pour le moment \nde connru.tre la phase porteuse principale de Cd parce que le Fe et le C organique dans les \nparticules sont auto-corrélés. Des expériences d'adsorption de Cd sur ces particules ne \nnous ont pas permis de déterminer l'importance relative de ces deux phases. Un modèle \nsimple impliquant les flux d'entrée et de sortie de Cd, indique que la concentration de Cd \ndissous dans le bassin étudié est contrôlée par l'hydrodynamique du système plutôt que par \nles processus internes au lac comme le transport de Cd de la colonne d'eau vers les \nsédiments et son transport par diffusion ou bioirrigation à travers l'interface sédiment-eau. \nFinalement, les profils du Cd et d'autres éléments ont été déterminés dans les eaux \ninterstitielles des sédiments au moyen de dialyseurs (à 6 reprises) durant la période de \nstratification du lac. Trois carottes de sédiments ont été prélevées à une reprise pour \ndéterminer le profil sédimentaire du Cd et du 210pb servant à la datation des sédiments, \nainsi que d'autres variables utiles pour l'interprétation. À partir du profil de Cd total dans \nles sédiments et du taux d'accumulation des sédiments déterminé avec le 210pb on a estimé \nle flux actuel de déposition de Cd avec les particules à la surface des sédiments; ce flux \nreprésente ~60% de l'accumulation totale actuelle du Cd. Nos résultats montrent que le \nCd diffuse vers les sédiments et que sa concentration augmente dans l'eau interstitielle au \ncours à certaines périodes de l'année; cette augmentation a été interprétée comme étant le \nrésultat de la bioirrigation par les organismes benthiques. Nous avons estimé que les flux \nde Cd dissous à l'interface sédiment - eau dus à la diffusion moléculaire, la bioirrigation et \nla bioturbation expliquent ~40% de l'accumulation totale actuelle de Cd. Le profil vertical \ndu flux apparent de Cd en fonction de la profondeur dans les sédiments semble être \ndéterminé principalement par des variations historiques des apports atmosphériques sur le \nlac et, en moindre importance, par le transport post-déposition dû à la diffusion \nmoléculaire et probablement à la bioirrigation. \n

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