3.3 Mesure de l’activité phosphatasique alcaline (APA)
3.6 Analyse des flux de phosphore vers le monimolimnion
Afin de connaître les flux (µmol/m2/jour) et l’évolution des différentes formes de phosphore depuis la zone oxique du lac vers le monimolimnion et d’évaluer leur contribution
au pic de turbidité II, un total de 11 pièges à particules a été installé dans la zone oxique à 30, 40 et 50 m de profondeur (Figure C.23). Les pièges ont été placés à une dizaine de mètres de la barge d’échantillonnage, pendant 38 jours au printemps (saison pendant laquelle la production primaire est la plus importante).
La période d’immersion (38 jours) a été choisie afin d’avoir suffisamment de matière dans les pièges pour pouvoir quantifier les flux de phosphore. Cependant, cette période est assez longue pour que la matière organique piégée (microorganismes et débris cellulaires) soit reminéralisée. Dans le but de tester cette possible reminéralisation et de fixer l’état des échantillons (éviter la reminéralisation de la matière organique ainsi que la prédation des microorganismes par le zooplancton, en particulier par les copépodes qui sont abondants à ces profondeurs) 1 g d’azoture de sodium (NaN3) ou de chlorure de cuivre (CuCl2) a été ajouté dans les bouteilles de deux des trois pièges prévus par profondeur, préalablement remplies d’eau de la surface du lac (Paytan et al., 2003 ; Cade-Menun et al. 2005 : Faul et al., 2005 ; O’Neill et al., 2005). Le troisième piège correspondait au traitement 0 (sans poison). Deux pièges supplémentaires étant disponibles, un duplicata des traitements (CuCl2 et NaN3) a été réalisé pour la profondeur -30 m.
Chaque piège consistait en une bouteille Nalgene® de 2 L (traitement NaN3 ou CuCl2) ou en un bidon de 4 L (traitement 0). Installé sur le récipient, un tube collecteur en plastique d’un mètre de hauteur et 86 mm de diamètre dirigeait les particules vers l’intérieur. Les pièges ont été maintenus verticalement dans des supports présentés en Figure C.22, selon le plan présenté en Figure C.23. Le système de pièges a été immergé dans le lac Pavin pendant la première semaine d’avril 2015 aux profondeurs souhaitées à l’aide d’un système de cordes lesté par un poids. Une bouée installée en surface et localisable par GPS a permis de maintenir le système à la verticale.
Au bout de 38 jours tous les pièges ont été remontés avec soin en évitant de mettre en suspension le dépôt de particules du fond de chaque bouteille. Une fois à la surface du lac, les tubes ont été enlevés, les bouteilles fermées et placées dans une boîte opaque afin de préserver les échantillons de la lumière directe. Malgré nos efforts pour l’éviter, le mouvement auquel les pièges ont été soumis pendant leur transport jusqu’au laboratoire a remis en suspension une partie des particules (évident à simple vue). Nous avons stocké les pièges pendant une semaine dans la chambre froide (4º C) avant de procéder à leur traitement.
112 Chapitre I
En premier lieu, tous les surnageants ont été passés par décantation par un filtre nylon 30 µm. Les particules récupérées sur chaque filtre ont été mélangées avec le sédiment situé au fond du piège correspondant et le tout centrifugé dans plusieurs tubes Falcon pendant 30 min à 9000 g (trois cycles). Les culots obtenus ont ensuite été pesés, lyophilisés et stockés à température ambiante jusqu’à la réalisation des analyses de la spéciation du P. Le poids (g) de chaque culot a été à nouveau pesé sur une balance de précision (Sartorius BP211D), afin de normaliser le contenu en phosphore par le poids total de l’échantillon. En parallèle, le surnageant de chaque piège a été filtré par 0,22 µm et 100 mL ont été acidifiés (1% HNO3) et rangés à 4º C en attendant l’analyse du phosphore dissous. La matière récupérée sur ce dernier filtre a été négligée vis-à-vis du poids du culot. Toutefois, le zooplancton mort flottant à la surface des surnageants a été ajouté aux culots de sédiments avant la lyophilisation.
Figure C.22 : Dispositif conçu afin de maintenir les pièges verticalement dans
la colonne d’eau du lac Pavin.
En général, l’analyse des différentes formes de phosphore des pièges a été réalisée suivant les mêmes protocoles que pour les échantillons de la colonne d’eau. Néanmoins, nous avons effectué une modification en ce qui concerne l’obtention de la partie particulaire. En effet, le TPP et le PIP ont été analysés sur un échantillon de 0,012 g de chaque culot obtenu par décantation et centrifugation des sédiments et non par filtration comme c’est le cas pour l’échantillon d’eau. Cette quantité a été choisie par plusieurs raisons : 1) afin de pouvoir faire
des réplicats de la mesure (par rapport à la masse totale récoltée par chaque piège), 2) en fonction de la précision de la balance employée et 3) c’était une quantité de matière suffisante permettant de réduire les erreurs de pesée liées à la manipulation de l’échantillon.
Deux réplicats de chacune des deux analyses ont été effectués pour chaque profondeur et pour les trois traitements. Le TPP a été déterminé suivant le protocole de Solórzano et Sharp (1980) et Labry et al. (2007). Le volume de MgSO4 0,017 M a été doublé afin d’imbiber complètement le sédiment et le temps de séchage a été augmenté d’une demie heure (total 3,5 h). Le PIP (Aspila et al., 1976 et Labry et al., 2013) ainsi que le TDP et le DIP (Lin et al., 2012) ont été analysés selon les mêmes protocoles détaillés antérieurement (cf. 3.5). Les dosages ont d’abord été réalisés avec la méthode BIOMOL®Green, puis répétés pour la partie dissoute avec la méthode AxFlow à cause des faibles concentrations en phosphore dissous présentes à ces profondeurs.
Figure C.23 : Localisation des pièges à sédiments sur le plan d’échantillonnage de la mission Mx-48 (collecte mai 2015).
Trois pièges par profondeur ont été installés avec trois traitement différents, sauf pour la profondeur -30 m où les traitements avec les
poisons chlorure de cuivre (CuCl2) et azoture de sodium (NaN3) ont été
réalisés en double. ! !
114 Chapitre I
Le contenu en phosphore particulaire total (TPP) et inorganique (PIP) de chaque culot est exprimé en µmol de PO43- par gramme de sédiment, puis multiplié par la masse totale de sédiments récoltée. Le phosphore dissous du filtrat est exprimé en µmol de PO43- par litre. Enfin, les flux de phosphore particulaire ont été calculés comme les µmol de phosphore qui sédimentent dans la colonne d’eau par unité de temps (jour) et par unité de surface (m2).
𝐹"#$%"#$&' = µμ𝑚𝑜𝑙 𝑃
𝑠𝑢𝑟𝑓𝑎𝑐𝑒 𝑚6 × 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑠 (𝑗𝑜𝑢𝑟)