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Étude de la réactivité atmosphérique et des dépôts de mercure dans la couche limite marine subantarctique et sur le continent antarctique

par LIBOIS Quentin - 7 octobre 2013 - ( maj : 27 mars 2015 )

Hélène ANGOT

Date de début et de fin : octobre 2013 - septembre 2016

Financement : bourse ministérielle (MENRT)

Directeur : Aurélien Dommergue (LGGE)

Résumé :

Dans le cadre du programme européen GMOS d’observation du mercure atmosphérique à l’échelle de la planète, nous mesurons, depuis deux ans, les concentrations atmosphériques de ce polluant sur trois sites situés dans l’hémisphère sud. Le premier site, en plein océan Indien (Ile Amsterdam), doit permettre de préciser nos connaissances sur la réactivité du mercure et ses dépôts dans la couche limite océanique. C’est un site de choix pour la surveillance de ce polluant, particulièrement attendu pour la modélisation en raison du manque de données et de sa situation géographique (éloignement des sources anthropiques). Les deux autres sites, situés en Antarctique (l’un sur la côte, l’autre sur le continent), sont des sites clés pour la compréhension de la réactivité phénoménale du mercure existant sur le plateau antarctique en été. La découverte très récente d’un recyclage du mercure entre l’atmosphère et le manteau neigeux a ouvert une nouvelle voie de recherche dans l’étude du cycle du mercure en régions polaires. Ces travaux de thèse permettront d’approfondir notre compréhension de la réactivité et des dépôts de mercure dans les atmosphères réactives naturelles. Les travaux menés participeront au développement de connaissances sur le cycle biogéochimique de ce polluant d’envergure globale connu pour ses propriétés toxiques et d’accumulation dans les chaînes alimentaires. Les données atmosphériques en cours de collecte seront le support premier de travail. Nous utiliserons également les résultats des échantillons de dépôts (neige et pluie) collectés depuis cette année. Des campagnes de terrain pourront être réalisées afin de préciser les phénomènes locaux de réactivité. Enfin, grâce à l’utilisation de modèles numériques de chimie-transport nous nous efforcerons d’affiner notre connaissance des processus atmosphériques en confrontant nos séries de données aux calculs et prévisions numériques.

Abstract :

Under the framework of the European project GMOS (Global Mercury Observation System), we have been measuring for the last two years the concentrations of atmospheric mercury (Hg) species at three sites of the Southern Hemisphere. The measurements of this toxic metal that are being performed at Amsterdam Island in the Southern Indian Ocean should help to clarify our understanding of mercury reactivity in the oceanic boundary layer. The results of this survey are particularly expected by the modeling community due to the lack of data in this part of the world and the distance from anthropogenic sources. We are collecting data at two Antarctic sites (a coastal site and a site on the Plateau) as well. These are two key-sites for the understanding of the dramatic reactivity of Hg that exists on the plateau during austral summer. It has been recently discovered that mercury species are recycled between the atmosphere and the snowpack. These discoveries opened a new topic of research for Hg in Polar Regions. This thesis seeks to explore both the reactivity of Hg and its deposition processes in reactive atmospheres of the Southern Hemisphere. It should reinforce our knowledge on the biogeochemical cycle of this toxic pollutant. The work will be supported by atmospheric data that have been collected and that are still collected. Measurements of deposited Hg in rain and snow will be also included in the study. One-shot field campaigns might be organized to characterize and clarify local processes. Finally, we will use 3D chemical transport models to refine our understanding of reactivity processes.

Mots-clef : mercure, réactivité atmosphérique, couche limite subantarctique, Antarctique // mercury, atmospheric reactivity, subantarctic marine boundary layer, Antarctic continent

Sous la tutelle de :

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tutellesCNRSUniversité Joseph Fourier