Hydrologically driven seasonal changes in the sources and production mechanisms of dissolved organic carbon in a small lowland catchment

International audienceTo obtain better constraints on the control of seasonal hydrological variations on dissolved organic carbon (DOC) dynamics in headwater catchments, we combined hydrometric monitoring with high-frequency analyses of DOC concentration and DOC chemical composition (specific UV adsorption, 13C) in soil and stream waters during one complete hydrological cycle in a small lowland catchment of western France. We observed a succession of four hydrological periods, each corresponding to specific DOC signatures. In particular, the rise of the upland water table at the end of the rewetting period yielded to a strong increase of the specific UV absorbance (from 2.5 to 4.0 L mg C 1 m 1) and of the 13C values (from 29 to 27%) of the soil DOC. Another striking feature was the release of large amounts of DOC during reduction of soil Fe-oxyhydroxides at the end of the highflow period. Comparison of hydrometric data with DOC composition metrics showed that soils from the upland domains were rapidly DOC depleted after the rise of the water table in these domains, whereas wetland soils acted as quasi-infinite DOC sources. Results from this study showed that the composition and ultimate source of the DOC exported to the stream will depend on the period within the annual hydrological cycle. However, we found that the aromatic DOC component identified during the high-flow period will likely represent the dominant DOC component in stream waters on an annual basis, because most of the annual stream DOC flux is exported during such periods

Géochimie des Eléments Métalliques, des Nitrates et du Carbone Organique Dissous dans les Eaux et les Sols Hydromorphes. Agriculture Intensive et Qualité des Eaux dans les Zones Humides en Bretagne.

Mémoires de Géosciences Rennes, n° 79, 296 p. ISBN : 2-905532-78-5Le sol est un réacteur biogéochimique où les cycles du carbone, de l'azote et la dynamique des métaux sont étroitement liés. les sols hydromorphes sont le siège de processus très particuliers. En effet, lorsqu'ils sont saturés en eau, la microflore consomme l'oxygène dissous, puis réduit les nitrates et les oxydes de fer. les micropolluants cuivre et zinc, associés à ces oxydes sont alors susceptibles d'être mobilisés. Cette étude a été réalisée en Bretagne, dans une région d'agriculture intensive, dans une zone humide, à l'interface d'un versant intensément cultivé et d'un cours d'eau. le suivi simultané de la dynamique du Fe(II), du carbone organique dissous, des nitrates,et des micropolluànts métalliques Cu et Zn permet de mettre en évidence : le bruit de fond géochimique, l'impact des épandages, la dynamique saisonnière du sol en fonction des conditions de saturation et d'oxydation, particulièrement suivant que le milieu est en conditions aérobies ou anaérobies. Des méthodes d'échantillonnage et d'analyse ont été développées afin de préserver au maximum les caractéristiques de la solution du sol. les résultats montrent qu'il existe une dynamique temporelle constituée de plusieurs cycles de réduction/réoxydation et que saturation en eau n'est pas synonyme de milieu réducteur. la réalisation de conditions réductrices dépend de la recharge en oxygène dissous par les pluies. On n'observe pas d'effet limitant de la température sur la réduction du milieu. les épandages apportent du carbone organique soluble de tous poids moléculaires et des métaux Cu, Zn. Un processus de chromatographie sépare le long du versant les différents composés. En conditions anaérobies, la microflore reste active et semble même stimulée par l'apport de matière organique facilement biodégradable du lisier. la dénitrification s'observe lorsque la zone humide passe pour la première fois en conditions anoxiques à la fin de la période sèche. Mais lors des cycles d'oxydation/réduction ultérieurs, on observe la coexistence de Fe(ll) et de nitrates en solution. le Fe(lI) est alors contrôlé par l'équilibre avec un hydroxyde mixte de Fe(lI) et de Fe(III), qui est situé plus haut dans l'échelle de réduction que le couple nitrate/nitrite. Il peut donc exister un facteur d'ordre biogéochimique limitant la dénitrification. les micropolluants métalliques cuivre et zinc sont mobilisés dans le paysage lors de la réduction des oxydes de fer et peuvent migrer vers le réseau hydrographique.No abstrac

Compartimentation du carbone organique, du fer, de l'aluminium, du cuivre et du zinc en solution dans les sols hydromorphes

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Analyses de substances humiques par spectrométrie de masse en mode électrospray

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Mise en évidence d'un facteur biogéochimique limitant le processus de dénitrification dans les sols hydromorphes

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A biogeochemical factor limiting the denitrification processes in hydromorphic area

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Tracing and Quantifying Sources of Fatty Acids and Steroids in Amended Cultivated Soils

International audienceSoluble organic fractions from soils of two agricultural sites from Brittany (France) have been analyzed to (i) identify the source of polar compounds in soils and (ii) evaluate the impact of organic fertilization and crop type on the distribution and concentration of polar compounds in soils. The main sources of polar compounds in soils are higher plants; they represent >70% of the polar compounds from the experimental sites and mainly originate from crop residues and animal manure. Crop type and animal manure application significantly increase the polar compound concentrations in soils. Among polar compounds, fatty acids cannot be used as specific markers because their distributions in soils whatever the crop type or organic fertilization type are the same. On the other hand, analysis of steroids provides interesting information. Cow and poultry manure applications increase only the concentration of steroids. Pig slurry fertilization modifies both the concentration and distribution of steroids. The identified pig slurry steroid fingerprint can persist in the soil for 9 years after the slurry application has been stopped. Those compounds are then robust markers to detect pig slurry contribution in soils

Les stérols: marqueurs de l'impact des pratiques d'épandage de déjections animales sur la composition chimique des sols

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