La répartition des métaux de transition (Fe, Mn, Ni, Cr) dans les sédiments de mangrove en aval d'un bassin versant ultramafique ferraltilisé (Nouvelle-Calédonie)

Numéro d'étude :

65

Auteur:

C. Marchand, J.-M. Fernandez, B. Moreton, L. Landi, E. Lallier-Vergès & F. Baltzer

Abstrait:

En Nouvelle-Calédonie, un tiers de l'île est composé de roches ultramafiques et de sols latéritiques enrichis en Fe, Ni et Cr. L'exploitation minière à ciel ouvert est présente tout autour de l'île, et les processus d'érosion et de sédimentation, qui se produisent naturellement le long du littoral, sont fortement amplifiés par les activités minières (développement côtier). En raison de leur position, à l'interface entre la terre et la mer, les mangroves reçoivent d'importantes quantités de particules émanant des rivières et des estuaires. Le but de cette étude est de comprendre la distribution et la répartition de certains métaux de transition (Fe, Mn, Ni, Cr) dans les sédiments et les eaux interstitielles d'une mangrove située en aval d'un bassin versant caractérisé par des sols latéritiques exploités. il ya un siècle. Des analyses quantitatives en vrac et après extraction sélective ont été réalisées sur des carottes collectées le long d'un transect au sein de la zone intertidale, c'est à dire sous un Rhizophora stylosa debout, un Marina d'Avicennia stand, et dans un salar. Les concentrations moyennes de métaux étaient (μmol g – 1) : Fe (1997) > Ni (44,2) > Cr (31,9) > Mn (8,8). Ainsi, les concentrations de Ni, Cr et Fe dans cette étude sont nettement supérieures à la moyenne mondiale des mangroves. De plus, les concentrations de Ni sont 10 à 100 fois plus élevées que dans les autres mangroves calédoniennes se développant en aval d’un bassin versant non composé de roches ultramafiques. La mangrove étudiée est caractérisée par des gradients de teneur en eau et en matières organiques avec la profondeur et le long de la zone intertidale, qui induisent différentes conditions rédox, et donc différentes répartitions des métaux. Les métaux de transition se déposent dans la mangrove principalement sous forme d'oxydes et/ou d'oxy-hydroxydes, qui sont ensuite dissous par les bactéries pour la décomposition de la matière organique, ce qui entraîne une forte augmentation des métaux dans la phase dissoute. Ensuite, les métaux dissous ont été précipités avec des composés organiques et sulfurés. En conclusion, la diagenèse organique dans les sédiments de mangrove conduit au transfert des métaux de transition de la forme oxyde vers les formes organiques et sulfurées.

Principaux résultats et conclusions :

• Contexte des mangroves de la Nouvelle-Caldonie :
  • « En Nouvelle-Calédonie, de vastes mangroves bordent 80% de la côte ouest de l'île et 20% de la côte est.
  • « Ces mangroves agissent comme un tampon entre un lagon de plus de 20 000 km2, délimité par une barrière de corail quasi continue de plus de 1 500 km de longueur totale et récemment inscrite au patrimoine mondial de l'UNESCO, et un territoire caractérisé par des activités minières. (Ni-ore) exploitant principalement des sols latéritiques. (Développement côtier).
  • « La Nouvelle-Calédonie est actuellement le troisième pays producteur de nickel au monde. »
  • « Dans une étude antérieure (Marchand et autres., 2011a), nous avons suggéré qu’en Nouvelle-Calédonie, le principal facteur contrôlant la répartition des espèces de mangroves est la salinité du sol, elle-même contrôlée par la durée d’immersion des marées et donc par l’élévation du sol (Baltzer, 1982).
• Accumulation de métaux de transition dans les sédiments :
  • Les sédiments des mangroves peuvent piéger les métaux : « En raison du taux élevé d’accumulation organique et du fait que les particules fines peuvent être piégées dans les mangroves, cet écosystème peut agir comme un puits pour les métaux traces s’écoulant des rivières depuis les bassins versants (Harbison, 1986). »
  • Moyennes des métaux dans les sédiments des mangroves et des salines : « Les concentrations moyennes de métaux traces étaient (μmol g− 1) : Fe (1997) > Ni (44,2) > Cr (31,9) > Mn (8,8). Les concentrations de Mn sont comparables à celles mesurées dans d’autres mangroves du monde entier. Au contraire, les concentrations de Ni, Cr et Fe dans cette étude sont nettement supérieures à la moyenne mondiale.
  • « Les concentrations de Ni sont 10 à 100 fois plus élevées que dans une mangrove se développant en aval d’un bassin versant non composé de roches ultramafiques. »
• Résumé—Les mangroves contribuent à réduire la présence de métaux toxiques dans l'environnement :
  • "Cette étude combinée des paramètres de l'eau interstitielle, du contenu organique sédimentaire et de la répartition transitionnelle des métaux dans une mangrove se développant en aval d'un bassin versant ultramafique a mis en évidence le fait que les mangroves agissent comme un réacteur naturel, transformant les formes des métaux lors de leur transfert du bassin versant aux eaux côtières."
  • « Les concentrations de Fe et de Ni associées aux fractions organiques et oxydées augmentaient avec la profondeur et depuis le salin jusqu'au Rhizophora rester.
  • « Par conséquent, l’enrichissement organique des sédiments de mangrove, du salar jusqu’au Rhizophora la forêt a induit le transfert de métaux traces de la forme oxyde vers les formes organiques et sulfurées.
  • « Dans des conditions anoxiquess, Fe et Mn ont également précipité sous forme de carbonates.
  • « Enfin, compte tenu de la richesse des sédiments supérieurs de la mangrove en Mn associée aux phases oxyde liées et résiduelles, on pense qu’une oxydation du Cr (III) en Cr (VI) se produit. Néanmoins, dans les couches anoxiques et riches en matières organiques, le Cr (VI) peut être réduit par la matière organique et les sulfures, induisant une biodisponibilité et une toxicité plus faibles du Cr.

Ouvrages cités:

Baltzer, 1982 F. Baltzer Géodynamique de la sédimentation et diagenèse précoce en domaine ultrabasique – Nouvelle Calédonie Travaux et Documents de l'ORSTOM, 152 (1982) (283 pp.).

Harbison, 1986 P. Harbison Boues de mangrove : un puits et une source de métaux traces Marine Pollution Bulletin, 17 (1986), pp. 246-250.

Marchand et al., 2011a C. Marchand, M. Allenbach, E. Lallier-Vergès Relations entre répartition des métaux lourds et cycle de la matière organique dans les sédiments de mangrove de la Baie de la Conception, Nouvelle-Calédonie Geoderma, 160 (2011), pp. 444-456.