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Objectifs et résumé
Le mercure (Hg) est un élément naturel et principalement issu du dégazage de la croûte terrestre (e.g., volcanisme). Il peut avoir de graves conséquences sur l'environnement lorsqu'il est rejeté en grande quantité et / ou transformé en une forme hautement toxique, le méthylmercure. Le méthylmercure est une toxine extrêmement préoccupante, qui peut facilement se bio-amplifier dans la chaîne alimentaire, entraînant des effets néfastes sur la santé des animaux sauvages (par exemple, oiseaux chanteurs) et des humains (neurotoxicité pour le fœtus et les enfants; problèmes cardiovasculaires chez l'adulte). Au cours des siècles passés, les activités humaines ont fortement modifié le transfert de mercure depuis la surface de la terre vers l’atmosphère moderne. Les estimations des émissions de Hg anthropiques depuis 1850 suggèrent qu'un total de 1540 Gg aurait été rejeté jusqu'en 2010, dont 470 Gg dans l'atmosphère. Les principaux rejets anthropiques de mercure proviennent de l'extraction artisanale et à petite échelle de l'or, de la combustion du charbon et de la production de mercure, de soude caustique et de ciment. Plus de 95% du mercure atmosphérique existe sous forme de mercure gazeux élémentaire (Hg0), qui a un long temps de séjour dans l’atmosphère (plusieurs mois) permettant sa dispersion dans l’hémisphère avant son dépôt à la surface de la Terre, y compris dans des régions éloignées.
Les tendances historiques des variations naturelles et anthropiques du mercure peuvent être évaluée par les archives naturelles de séquestration du mercure (par exemple, les sédiments, la tourbe et la glace). Depuis les premiers travaux sur les carottes de sédiments lacustres dans les années 1970, des dizaines de carottes de sédiments éloignées datées au 210Pb ont enregistré une augmentation du taux d'accumulation de mercure (HgAR) d’un facteur 3 depuis l'ère préindustrielle (1450-1880AD) jusqu'au 20ème siècle. La tourbe reçoit principalement du Hg absorbé par les plantes. Un nombre croissant d'études de carottes de tourbe ont été utilisées pour étudier les tendances historiques des dépôts de mercure. Il y a dix ans, Biester et al. avaient suggéré que la tourbe était un enregistreur historique du mercure moins fiable par rapport aux sédiments lacustres. Selon lui, l'enrichissement préindustriel enregistré dans les sédiments et la tourbe étaient en désaccord par un facteur de 10. Ces auteurs ont supposé que la mobilité du
210Pb dans la colonne de tourbe a conduit à des reconstitutions de l'âge inexactes et à un taux d'accumulation de Hg peu fiable. Jusqu'en 2015, Amos et al. a examiné les études de tourbe publiées et a trouvé un enrichissement en Hg similaire (x3) depuis la période préindustrielle, en corrigeant une incohérence de temps de référence pour les archives de tourbe et de sédiment de
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Biester et al. La tourbe a donc été suggérée comme une archive fiable pour les dépôts historiques de mercure.
Des sédiments et des carottes de tourbe datés au radiocarbone plus longs et plus anciens, qui enregistrent les changements dans l'accumulation naturelle du Hg à l'époque précoloniale, avant les pratiques minières à grande échelle, indiquent une différence plus importante des dépôts de Hg. Les enregistrements millénaires des sédiments et de la tourbe montrent que le taux de HgAR a déjà augmenté 5 fois au cours de la transition vers la période précoloniale aux environs de 1450AD (Amos et al., 2015). Les facteurs d'enrichissement anthropiques de tous les temps (EFalltime, rapport entre le 20ème siècle et le HgAR antérieur à 1450AD), déterminés dans les enregistrements de sédiments et de tourbe, vont donc de 16 à 26. Les valeurs obtenues pour Hg EFalltime sont principalement basées sur les archives de l'hémisphère Nord (HN) où la majorité des émissions anthropiques historiques de mercure ont eu lieu. Seuls trois enregistrements de tourbe de l'hémisphère sud (HS) ont été étudiés pour HgAR, mais ils sont tous incomplets (absence de chronologie récente ou de profil continu d’HgAR daté au 14C), empêchant donc une évaluation complète de l'enrichissement en Hg atmosphérique dans l’HS.
Dans ce chapitre, nous présentons les HgAR dans quatre enregistrements de tourbe bien datés : l’île d’Amsterdam, les îles Malouines, ainsi que les tourbières de Andorra et Harberton (Terre de Feu, Argentine). Nous passons ensuite en revue tous les HgAR disponibles dans les sédiments et les tourbières tourbe de l’HS, comparons les facteurs d'enrichissement en mercure dans l’HN et discutons des résultats dans le contexte des émissions volcaniques de mercure révisées, des émissions historiques publiées de mercure anthropique et du cycle de mercure dans les deux hémisphères.
Nous observons que, contrairement aux enregistrements de l’HN, il n’y a qu’une faible augmentation (x1.4) des dépôts de mercure depuis le la période pré-anthropique (<1450AD) jusqu’à la période préindustrielle (1450-1880AD) dans l’SH. Nous constatons une augmentation d’un facteur 2 ultérieure des dépôts de Hg dans l’HS, de la période préindustrielle à la période industrielle du 20ème siècle dans les enregistrements combinés de tourbe et de sédiments. L'enrichissement absolu (x4) de Hg dans l’HS est bien inférieur à l'enrichissement absolu (x16) de Hg dans l’HN. Nous attribuons cette différence à une combinaison d'émissions anthropiques de Hg plus faibles dans le SH, et d'émissions marines de Hg plus élevées dans le SH, soutenues par une accumulation de Hg de fond naturel x2 plus élevée dans la tourbe du SH.
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Dans l'ensemble, nos résultats suggèrent que les niveaux de fond de mercure dans les deux hémisphères sont différents et doivent être pris en compte dans les rapports internationaux d'évaluation du mercure et les objectifs de la politique environnementale.
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