Biog ochimie et Mod lisation du Syst me Terre

Ecole Interfacultaire de Bioingénieurs
Campus du Solbosch – CP 165/05
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B-1050 Bruxelles (Belgium)
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PROPOSITIONS DE THEMES DE MEMOIRES DE FIN D'ETUDES
(pour les étudiants qui seront en MA2 en 2012-2013)
THEME 1 : Étude de la capacité d’adsorption du phosphore sur la matière en
suspension lors du mélange dans l’estuaire de l’Escaut
Le phosphore inorganique dissous (orthophosphate, PO4) est un des éléments essentiels pour
les organismes aquatiques. Un excès de ce nutriment peut induire le phénomène
d’eutrophisation du milieu, causant une dégradation de la qualité des eaux. Le phosphore
s’adsorbe fortement mais réversiblement sur beaucoup de formes minérales particulaires
présentes dans les sols et dans la matière en suspension des rivières. Dans le sol, ce
processus limite la lixiviation du phosphore soluble aussi longtemps que la saturation du
processus d'adsorption n'est pas atteinte, ce qui pourrait être le cas dans les sols fortement
fertilisés. Dans les rivières, ce processus est responsable d'une rétention significative
permanente ou transitoire de phosphore par sédimentation de la matière en suspension.
Ce mémoire propose d’étudier la cinétique d'adsorption-désorption de l'orthophosphate dans
les sols aux conditions de laboratoire et celles rencontrées sur le terrain. La méthodologie
consiste à effectuer des expériences d’adsorption/désorption avec de la matière particulaire
provenant des sols du bassin versant de l’Escaut et de la matière en suspension de l’estuaire
de l’Escaut. Le but est d’évaluer la capacité d’adsorption du phosphore sur différents types des
sols et de quantifier le processus d’absorption/désorption du phosphore lors du mélange
estuarien. Le dosage du phosphore se fait par colorimétrie.
Promoteur Lei Chou
Unité de Recherche Service de Biogéochimie et Modélisation du Système Terre
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Téléphone 02 650 5237
Campus Plaine
THEME 2 : Étude de la solubilité du fer dans les aérosols atmosphériques dans le
contexte de la fertilisation des océans
Le phytoplancton est à la base de l’ensemble de l'écosystème marin. D'autre part, la croissance
phytoplanctonique et l'augmentation de la photosynthèse, qui en découle permettent la fixation
d'une quantité importante de CO2 atmosphérique. Cette fixation de carbone par le
phytoplancton est l'un des principaux forçages du climat de la Terre.
Dans de larges zones de l’océan pélagique (i.e. éloignées des côtes), la croissance
phytoplanctonique est limitée par la disponibilité de certains micro- et macronutriments comme
le Fe ou le P. Dans ces zones océaniques, les apports de poussières atmosphériques
(aérosols) sont les principales sources de Fe et de P qui assurent la croissance du
phytoplancton.

Le travail vise à (i) quantifier la biodisponibilité du Fe et du P dans des échantillons naturels de
poussières atmosphériques (ii) identifier la ou les sources minérales du Fe et P dans les
échantillons de poussières (iii) mesurer l'impact de ces poussières atmosphériques sur la
croissance phytoplanctonique au travers d'expériences de cultures.
L'approche développée dans le cadre de ce mémoire sera résolument interdisciplinaire: de la
chimie atmosphérique à l'océanographie chimique en passant par la minéralogie. L'étudiant(e)
sera formé à une large gamme de techniques expérimentales (dissolution, extraction, cultures),
de microscopie électronique et d'outils théoriques de modélisation géochimiques.
Promoteur Lei Chou
Unité de Recherche Service de Biogéochimie et Modélisation du Système Terre
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Co-promoteur Steeve Bonneville
Unité de Recherche Service de Biogéochimie et Modélisation du Système Terre
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Campus Solbosch
THEME 3 : Étude de la dissolution des carbonates biogènes dans le contexte de
l’acidification des océans
L’état de saturation (Ω) de l’eau de mer de surface par rapport aux carbonates biogènes
produits par les organismes calcifiants est en train de diminuer à cause de l’augmentation de
l’invasion du CO2 anthropique dans l’eau de mer et de l’acidification des océans. Ceci
entraînera une dissolution des phases carbonatées plus solubles et moins stables, telles que
les calcites magnésiennes.
Ce mémoire propose d’étudier la cinétique de dissolution des carbonates biogènes, tels que
coccolithophore, foraminifère ainsi que les organismes benthiques calcifiants qui forment des
squelettes de calcites contenant une quantité non-négligeable de magnésium. La méthodologie
consiste à effectuer des expériences de dissolution dans de l’eau de mer synthétique aux
conditions bien contrôlées (température, pCO2, etc.). La solubilité de ces phases sera
également déterminée. L'objectif est de comprendre les divers processus contrôlant la
dissolution de ces phases biogéniques en réponse à l'acidification des océans. Les résultats
obtenus peuvent être utilisés pour paramétriser les constantes cinétiques de dissolution des
carbonates dans des modèles biogéochimiques océaniques et pour contraindre la solubilité de
ces phases biogéniques dans la colonne de l'eau. Les paramètres à analyser sont pH,
alcalinité, etc.
Promoteur Lei Chou
Unité de Recherche Service de Biogéochimie et Modélisation du Système Terre
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