Etude du béryllium-7 particulaire et dissous à la station DYFAMED, Mer Méditerranée

Encadrants:

• Mélanie Grenier, LEGOS
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  +33 (0)5 61 33 30 01

• Pieter van Beek, LEGOS
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  +33 (0)5 61 33 30 51
  
  

Sujet du Stage

Le béryllium-7 (7Be) est un radionucléide cosmogénique qui pénètre dans les environnements marins et
terrestres par le biais des dépôts humides et secs. La source atmosphérique du 7Be combinée à une demi-vie relativement courte (53 jours) offrent la possibilité de tracer différents processus océaniques à des échelles de temps régionales/saisonnières. Notamment, une méthode pour quantifier les flux atmosphériques d’éléments traces (TE) dans l’océan à partir de l’inventaire de 7Be dans la couche supérieure de l’océan a récemment été développée (Kadko et al., 2015). Elle permet de quantifier les flux atmosphériques dans les régions océaniques éloignées. Cette méthode repose sur l’hypothèse que le 7Be se comporte comme un traceur conservatif dans l’océan. En effet, ces études considèrent généralement que le 7Be est sous forme dissoute dans l’océan et négligent le scavenging (élimination du 7Be) par les particules qui sédimentent. Or, dans les régions côtières, il a été démontré que le 7Be est rapidement éliminé par les particules.

Le projet « 7Be-FLUX » (porteur : P. van Beek ; co-porteur : M. Grenier) propose de tester l’hypothèse d’un comportement conservatif du 7Be en milieu hauturier et de fournir des contraintes sur le cycle géochimique du 7Be dans l’océan. Pour cela, des échantillons d’eau de mer seront collectés en 2023 en Méditerranée occidentale, à la station DYFAMED (un site de constitution de séries temporelles de paramètres de base, hydrologiques et biogéochimiques). Deux campagnes sont prévues, l’une en mars sur le navire Europe et l’autre en mai sur le Téthys pour étudier la variabilité temporelle des distributions de 7Be. La concentration de 7Be dans l’eau de mer étant très faible, sa quantification nécessite la collecte de grands volumes d’eau de mer (~50-150 L par échantillon). Les échantillons seront filtrés afin de séparer la phase particulaire de la phase dissoute. Ces dernières seront ensuite traitées en laboratoire afin de déterminer les concentrations dissoutes et particulaires de 7Be de ces échantillons. Ces concentrations seront comparées aux activités du 7Be déterminé dans les dépôts humides et secs (termes sources) collectés au Cap Ferrat, ainsi que dans les pièges à particules déployés à DYFAMED. Cet ensemble de données sera utilisé pour évaluer l’importance du réservoir de 7Be particulaire dans l’océan supérieur et pour étudier l’échange de 7Be entre les phases dissoutes et particulaires dans la colonne d’eau. Une meilleure compréhension du cycle géochimique du 7Be est nécessaire si nous voulons utiliser le traceur géochimique 7Be de manière fiable.

L’équipe Toulouse Isotopie Marine (https://www.legos.omp.eu/research-team/tim/) du LEGOS aborde l’étude des processus océaniques avec une approche très particulière : l’usage de traceurs isotopiques. Nous exploitons les informations contenues dans les compositions isotopiques de la matière pour étudier, quantifier, et parfois découvrir les processus qui régissent le fonctionnement de l’océan, qu’ils soient physiques, chimiques ou biologiques. Le stage consistera à participer i) à la collecte des échantillons dissous et particulaires à la station DYFAMED, ii) au traitement de ces échantillons au laboratoire LEGOS et iii) à l’interprétation des résultats. Concernant ii), il s’agira notamment de préconcentrer le 7Be des échantillons dissous et de préparer les échantillons à l’analyse, réalisée au moyen de spectromètres gamma placés en environnement souterrain dans les Pyrénées, à Ferrières-sur-Ariège (plateforme LAFARA ; https://lafara.obs-mip.fr/).

Référence :

• Kakdo, D., W. Landing, and R. U. Shelley (2015), A novel tracer technique to quantify the atmospheric flux of trace elements to remote ocean regions, Journal of Geophysical Research: Oceans, 120(2), 848–858.