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This dataset contains the complete expedition report, the expedition map as well as a list of stations and sampling types. The 2019 Expedition Report describes scientific expedition carried out on the CCGS Amundsen in the Canadian Arctic between May 30 and September 10, 2019. The report is a collection of all the participating research teams’ Cruise reports assembled by the Chief Scientists at the end of Leg 1, Leg 2 and Leg 3 of the CCGS Amundsen Expedition. The 2019 Expedition Report is divided into two parts: Part I gives an overview of the expedition, shows the cruise track and the stations visited and provides a synopsis of operations conducted during each of the four legs. Part II contains the reports submitted by participating science teams or researchers, with details on the specific objectives of their project, the field operations conducted and methodology used, and in some cases, preliminary results. When results are presented, they show the data as they were submitted at the end of the legs in 2019. The data presented in the report are illustrative only and have not been quality checked, thus parties interested in the results should contact the project leader or the researchers who collected the data. The sections in Part II describing each project are organized with atmospheric, surface ocean and sea ice components first, followed by water column properties, which include the mooring and buoy program, CTD-Rosette operations and physical properties, as well as a suite of chemical and biological parameters. Contaminants cycling in seawater are presented as well. Subsequent sections cover benthos sampling, sediments sampling and seabed mapping. The four Appendices provide information about the location, date, time and type of sampling performed at each station visited by the ship, as well as a list of science participants onboard during each leg. The core oceanographic data generated by the CTD-Rosette operations, as well as meteorological information (AVOS) and data collected using the Moving Vessel Profiler (MVP), the ship-mounted current meter (SM-ADCP) and the thermosalinograph (TSG) are available in the [**Polar Data Catalogue (PDC)**](https://www.polardata.ca/pdcsearch/?doi_id=12713) It is possible to consult an [**interactive map**](https://data.amundsen.ulaval.ca/) including all the years of expeditions and the different trajectories (LEG) associated with them., Ce jeu de données contient le rapport d'expédition complet, la carte de l'expédition ainsi qu'une liste des stations et les types d'échantillonnage. Le rapport décrit l'expédition scientifique menée dans l'Arctique canadien entre le 30 mai et 10 septembre 2019. Le rapport d'expédition 2019 est une collection de tous les rapports de croisière produits par les équipes de recherche participant à l'expédition estivale 2019 du NGCC à Amundsen et rassemblés par les scientifiques en chef au bout de leur étape. Le rapport d'expédition 2019 est divisé en deux parties : La première partie donne un aperçu de l'expédition, ainsi que la trajectoire du navire, les stations visitées et un synopsis des opérations menées. La deuxième partie contient les rapports soumis par les équipes scientifiques ou les chercheurs participants, avec des détails sur les objectifs spécifiques de leur projet, les opérations de terrain menées et la méthodologie utilisée, et dans certains cas, les résultats préliminaires. Lorsque les résultats sont présentés, ils présentent les données telles qu'elles ont été soumises à la fin des étapes en 2019. Les données présentées dans le rapport sont fournies à titre indicatif uniquement et n'ont pas fait l'objet d'un contrôle de qualité. Par conséquent, les parties intéressées par les résultats doivent contacter le responsable du projet ou les chercheurs qui ont collecté les données. Les sections de la partie II décrivant chaque projet sont organisées en fonction des composantes atmosphériques, océaniques de surface et de glace de mer, suivies par les propriétés de la colonne d'eau, qui incluent le programme d'amarrage, le fonctionnement et les propriétés physiques de la rosette CTD, ainsi qu'une série de paramètres chimiques et biologiques. Les contaminants qui se reproduisent dans l'eau de mer sont également traités. Les sections suivantes portent sur l'échantillonnage du benthos, l'échantillonnage des sédiments et la cartographie des fonds marins. Le rapport d'expédition 2019 comprend également quatre annexes couvrant les caractéristiques des échantillonnage menées à chacune des stations visitées et la liste des participants à bord pour chaque étape. Les principales données océanographiques générées par les opérations du CTD-Rosette, ainsi que les informations météorologiques (AVOS, Environnement Canada) et les données collectées à l'aide du Moving Vessel Profiler (MVP), du compteur de courant embarqué (SM-ADCP) et du thermosalinographe (TSG) sont disponibles dans le [**catalogue de données polaires (PDC)**](https://www.polardata.ca/pdcsearch/?doi_id=12713) Il est possible de consulter une [**carte interactive**](https://data.amundsen.ulaval.ca/) comprenant toutes les années d'expéditions et les différents trajectoires (LEG) qui y sont associées.

The dissolved organic carbon (DOC) plays a central role in the biological carbon pump. This is mostly produced in the surface of the ocean with the fixation of CO2 by phytoplankton and part of it is exported to the deep ocean. However, the lack of DOC in situ measurements over the global ocean is an impediment to examine its contribution to the ocean carbon cycle. Satellite remote sensing is a powerful tool to describe ocean biogeochemical dynamics. In fact, DOC content in coastal waters has been the assessed from the satellite ocean color radiometry (OCR) observations using the Colored Dissolved Organic Matter (CDOM) as a proxy. However, its estimation in open ocean is more complex due to the difficulty to measure CDOM absorption in clear waters and to the different kinetics that CDOM and DOC present in these waters. Hence the development of DOC inversion methods requires the use of additional physical or biological variables and the consideration of the water masses history. In that context, a first achievement of this PhD was the development of a new semi-analytical model (CDOM-KD2) for estimating CDOM absorption from OCR over the global ocean. This provided an updated description of the CDOM temporal and spatial variability and of its contribution to the water absorption budget dynamics at global scale. The second accomplishment of this work was the proposal of a method (NN29s model), based on artificial neural network approach, for estimating surface DOC concentration over the global ocean. This model consists in the combination of two formulations depending on the water masses optical/biogeochemical characteristics, differing in the input variables used, which are also considered at different time lags. The results obtained in this PhD represent a great step towards a better comprehension of the dynamics and distribution of CDOM and DOC in the open ocean and will bring new insights about the contribution of DOC to the global carbon cycle.; Les dynamique du DOC, du CDOM, et de la production primaire phytoplanctonique sont très variables et temporellement découplées suivant la zone océanique considérée en raison, entre autre, des processus sources et puits qui les contrôlent, et d'une dynamique des couches de mélange et euphotique qui diffère suivant les régions océaniques. Le DOC présent contenus dans les océans représente un des plus grands réservoirs de carbone actif à l’échelle globale, stock qui serait équivalent à celui du dioxyde de carbone présent dans l’atmosphère (Hansell et Carlson, 2015). Le carbone organique dissous est constitué d'une partie labile (principalement produite par le phytoplancton et facilement utilisée par les bactéries), réfractaire (composée d'éléments chimiques à hauts poids moléculaires difficilement utilisable par les bactéries), et d'une composante intermédiaire , semi labile (ou semi réfractaire) dont les proportions varient considérablement le long de la colonne d'eau et en fonction du régime hydrologique et biologique (Carlson, 2002 ; Hansell, 2013). Par exemple, la proportion de DOC labile peut nettement augmenter en surface à la suite d'un bloom phytoplanctonique, alors que le mélange profond va induire une augmentation relative de DOC réfractaire en surface. L’activité microbienne a par ailleurs été identifiée comme impliquée dans la production de DOC réfractaire pouvant persister dans l’Océan plusieurs millénaires (Jiao et al., 2010). Ces différents compartiments de DOC sont également caractérisés par leur propre dynamique couvrant des échelles de temps très différentes. Dans le cadre de ce doctorat, nous allons nous intéresser au DOC de surface, qui est le seul potentiellement observable à partir d'observations satellites. L'objectif principale consiste à développer un algorithme pour estimer le carbone organique dissous (DOC) dans l'océan de surface, puis d' analyser ses variations temporelles à l'échelle globale en regard des variations de paramètres physiques et biogéochimiques. Contrairement aux approches stationnaires classiquement développées en couleur de l'océan (c'est-à-dire estimation d'un paramètre en fonction de la réflectance mesurée au même instant), on se propose ici de prendre en compte l'histoire de la masse d'eau, ainsi que le régime dynamique et biogéochimique de la région considérée (dynamique de la couche de mélange, température, régime lumineux, dynamique phytoplanctonique). L'approche proposée, encore jamais utilisée par la communauté, s'appuiera sur des analyses pluridisciplinaires effectuées à partir de i) séries temporelles de mesures in situ disponibles en différentes régions océaniques et d'une expérience en laboratoire, ii) de cartes globales des différents paramètres clés (acdom, Chl, PAR, Température, MLD, Salinité, etc). Deux pistes algorithmiques seront envisagées. La première, empirique, repose sur l'utilisation d'un réseau de neurone pour lequel les données de Chl, de acdom, de température et de salinité seront utilisées à des pas de temps à définir à partir des études qui seront entreprises sur les séries temporelles in situ. La seconde approche, semi-analytique, visera à exprimer la concentration de DOC en fonction de ces mêmes paramètres mais cette fois ci en distinguant le DOC réfractaire du DOC labile. L'algorithme développé et validé sera alors appliqué aux différentes séries de données couleur de l'océan de la série GlobColour (qui permet de sortir une incertitude pixel par pixel), incluant également OLCI (Sentinel-3). Les informations ainsi obtenues sur les stocks de carbone et leur dynamique dans l’océan ouvert seront mises en parallèle avec les résultats récemment obtenus dans l’océan côtier (ANR GlobCoast) pour obtenir une vision générale de cette composante majeure du cycle du carbone dans les océans.

Dissolved organic matter (DOM) is an important component of natural waters, determining the form of elements and the emission of greenhouse gases (CO2, CH4), as well as affecting water biodiversity. A feature of boreal waters, and in particular the study area waters (North. Karelia, Russia), is high concentration of Fe (III), associated with DOM in low-molecular complexes and in high-molecular organo-ferric colloids, which act as the main carriers of metallic trace elements in the most typical hydrological continuum soil - bog - river - lake. The transformation of organo-ferric colloids occurs under the influence of two main factors: bacterial and photochemical degradation. The present study is devoted to the analysis of dissolved organic carbon (DOC) and trace elements (TE) behavior in surface waters of the boreal zone under the influence of the heterotrophic bacteria metabolic activity and photolytic oxidation of DOM under sunlight exposure. For the purpose of experiments there were used substrates with predominate allochthonous DOM of humic nature, including peat leachate, pine crown throughfall, fen, humic lake, stream, river and oligotrophic lake. An experiment carried out in laboratory conditions using monocultures of heterotrophic aerobic bacteria Pseudomonas aureofaciens and Pseudomonas saponiphila (isolated on the territory of Karelia) allowed to establish that allochthonous DOM of the boreal zone reservoirs possesses high resistance to the activity of the explored bacteria. The rate of bacterial mineralization of DOC was observed in range from 0 to 4.3 mgC L-1day-1, depending on the substrate, and the low molecular weight fraction (

We studied the export of dissolved inorganic carbon (DIC) and dissolved organic carbon (DOC) from forested shallow groundwater to first-order streams, based on groundwater and surface water sampling and hydrological data. The selected watershed was particularly convenient for such study, with a very low slope, with pine forest growing on sandy permeable podzol and with hydrology occurring exclusively through drainage of shallow groundwater (no surface runoff). A forest plot was instrumented for continuous eddy covariance measurements of precipitation, evapotranspiration, and net ecosystem exchanges of sensible and latent heat fluxes as well as CO2 fluxes. Shallow groundwater was sampled with three piezometers located in different plots, and surface waters were sampled in six first-order streams; river discharge and drainage were modeled based on four gauging stations. On a monthly basis and on the plot scale, we found a good consistency between precipitation on the one hand and the sum of evapotranspiration, shallow groundwater storage and drainage on the other hand. DOC and DIC stocks in groundwater and exports to first-order streams varied drastically during the hydrological cycle, in relation with water table depth and amplitude. In the groundwater, DOC concentrations were maximal in winter when the water table reached the superficial organic-rich layer of the soil. In contrast, DIC (in majority excess CO2) in groundwater showed maximum concentrations at low water table during late summer, concomitant with heterotrophic conditions of the forest plot. Our data also suggest that a large part of the DOC mobilized at high water table was mineralized to DIC during the following months within the groundwater itself. In first-order streams, DOC and DIC followed an opposed seasonal trend similar to groundwater but with lower concentrations. On an annual basis, leaching of carbon to streams occurred as DIC and DOC in similar proportion, but DOC export occurred in majority during short periods of the highest water table, whereas DIC export was more constant throughout the year. Leaching of forest carbon to first-order streams represented a small portion (approximately 2 %) of the net land CO2 sink at the plot. In addition, approximately 75 % of the DIC exported from groundwater was not found in streams, as it returned very fast to the atmosphere through CO2 degassing.

International audience; Intensive agriculture is a major disturbing factor for water quality in Brittany, France. Observations of chemical data from 350 catchments over a 15 year period show that the high variability of hydrochemical dynamics between catchments in relation to geographic characteristics and farming practices, decreases with an increase in the catchment size. A stable signature of nitrate and DOC dynamics does emerge for bigger catchments, and was evidenced statistically.

Adresse actuelle de Zhang Ming : State Key Laboratory of Pollution Control and Resources Reuse, Key Laboratory of Yangtze River Water Environment, Institute of Biofilm Technology, College of Environmental Science and Engineering, Tongji University,Shanghai Chine; International audience; The particle separation efficiency by flotation sharply decreases or even completely fails when the diameter of dispersed particles falls into the nanoscale. In the present laboratory work, humic acid was used to enhance the removal of TiO2 nanoparticles from suspension in a chemical coagulant-free dissolved air flotation process. Without humic acid, merely 63.8% of TiO2 nanoparticles were removed. For the humic acid-assisted dissolved air flotation, the pH of humic acid solution significantly influenced the removal efficiency: more than 90% of nanoparticles could be separated when the pH of the humic acid stock solution was acidic; however, the basic solutions resulted in rather poor performance. In the acidic solution, the fiberlike humic acid might form colloids through the attraction between hydrophobic moieties. They possibly acted as a fishnet and trapped nanoparticles, leading to the great measured bubble–particle attachment efficiency. In all the effluents, a low residual dissolved organic carbon was observed, revealing a good participation of humic acid in flotation. Moreover, a higher air-to-solid ratio could improve the nanoparticle elimination by offering a larger surface area of air bubbles. The fractal dimension of flotation flocs demonstrated that the aggregates with compact structure took greater advantage in the flotation separation of nanoparticles.

Conference: European Workshop on Process Safety and Loss Prevention at 10th European Congress of Chemical Engineering (ECCE) / 3rd European Congress of Applied Biotechnology (ECAB) / 5th European Process Intensificatiion Conference (EPIC), Nice (france), Date: SEP 27-OCT 05, 2015; Among desalination processes, the use of seawater reverse osmosis (RO) increased in the last few years. Pretreatment before RO is an essential step to guarantee the success of the whole process. Indeed, biofouling of RO membranes usually occurs when bacteria, their potential nutrients such as dissolved organic carbon (DOC), and precursors such as transparent exopolymer particles (TEP), present in natural seawater, are not successfully removed by the pretreatments.Consequently, in this study, coupling granular activated carbon (GAC) adsorption and ultrafiltration as a pretreatment before RO is proposed on a community-scale desalination plant. This plant was designed to produce 5 m3 d−1 of desalinated water and was continuously operated on site with natural seawater.The two-month study of this desalination plant showed that the GAC bed could highly reduce by 20–80% DOC concentration. Ultrafiltration could retain most of TEP and bacteria before RO. RO parameters were stable meaning that no biofouling was detected. Therefore, the need of chemicals was close to zero and the RO recovery rate reached 70% enabling RO energy consumption to reach 4 kWh m−3. The results showed the potential of process intensification in such desalination plants.

La phytoremédiation constitue une technologie alternative pour le traitement de sols contaminés en métaux. Toutefois, la biodisponibilité des métaux dans le sol peut limiter l’efficacité de cette approche. Nous émettons l’hypothèse que diverses espèces de plante, caractérisées par systèmes racinaires différents, peuvent affecter différemment la biodisponibilité des éléments traces (ET) dans le sol. Une étude utilisant un dispositif expérimental en bloc aléatoire complet avec cinq réplicats a été conduite entre le 6 juin et le 3 septembre 2014, sur le site du Jardin botanique de Montréal. Dans ce contexte, l’impact de la présence de huit espèces de plantes, herbacées ou ligneuses, sur le pool labile de six métaux (Ag, Cu, Pd, Zn, Ni et Se) dans la rhizosphère de celles-ci a été étudié. Après trois mois de culture, la biomasse aérienne et souterraine de chaque espèce a été mesurée et la concentration en ET dans les tissus des plantes a été analysée. La fraction labile de ces ET dans la rhizosphère (potentiellement celle qui serait biodisponible) de même que d’autres paramètres édaphiques (le pH, la conductivité, le pourcentage de matière organique et le carbone organique dissous (COD)) ont aussi été mesurés et comparés en fonction de la présence d’une ou l’autre des espèces utilisées. Les résultats montrent que pour la plupart des plantes testées, les plus fortes concentrations en ET ont été trouvées dans les racines alors que les plus faibles niveaux s’observaient dans les parties aériennes, sauf pour le Ni dans le Salix nigra. Ceci suggère que le Ni peut être extrait du sol par des récoltes régulières des tiges et des feuilles de cette espèce de saule. Les pools labiles de l’Ag, Ni et du Cu dans la rhizosphère étaient significativement et différemment affectés par la présence des plantes. Toutefois, la présence des plantes testées n’a pas affecté certains paramètres clés de la rhizosphère (ex. le pH, conductivité, et le pourcentage de matière organique). À l’opposé, les niveaux de COD dans la rhizosphère de toutes les plantes testées se sont révélés supérieurs en comparaison des témoins (sols non plantés). De plus, une corrélation positive a pu être établie entre la concentration disponible du Ni et la concentration en COD. Une relation similaire a été déterminée pour le Cu. Ceci suggère que certains systèmes racinaires pourraient modifier les niveaux de COD et avoir un impact indirect sur les pools labiles des ET dans le sol., Phytoremediation is considered an alternative technology for treating metalcontaminated soil, however, its efficiency is usually limited by bioavailability of metals in soil. We hypothesized that diverse plant species have different root system types that can affect bioavailability of trace elements (TE) in soil differently. The experiment was conducted during summer, from June 6th to September 3rd, 2014, at the Montreal Botanical Garden. The effect of eight herbaceous and woody species on the labile pool of six metals (Ag, Cu, Pd, Zn, Ni and Se) in their rhizosphere was studied using a completely randomized block design with five replicates. After three months of cultivation, the above- and below-ground biomass of each species was measured and the concentrations of TE in the plant tissues were determined. The labile and presumably bioavailable fraction of these TE in the rhizosphere as well as key soil parameters (e.g. pH, electrical conductivity (EC), percent of organic matter and dissolved organic carbon (DOC)) were also measured and compared as a function of plant species. The results showed that in most tested plants, the highest concentrations of TE were found in the roots and the lowest levels were in the above-ground tissues, except for Ni in Salix nigra. This suggests that Ni can be removed from soil through the regular harvest of the shoots and leaves of this species. The labile pool of Ag, Ni, and Cu in the rhizosphere was significantly and differently affected by the presence of the plants. However, the presence of the tested plant species did not affect some key factors of the rhizosphere (e.g. pH, EC, percent of organic matter). In contrast, DOC levels in the rhizosphere of all tested plants were higher than those measured for the control pots without plants. In addition, a positive relationship was found between Ni availability concentration and DOC concentration, as well as Cu availability level and DOC level. This suggests that some types of root systems appear to modify soil DOC and indirectly impact the labile pool of TE in soil

The coastal ocean represents an important component of the global carbon cycle however its participation to the overall carbon flux is currently not well constrained. Information on DOC stock and its variability in the coastel ocean is however still very scarce and its represents a strong limitation to our current understanding of the exact role of these ecosystems in the oceanic carbon cycle. In this context, the general aims of this study was to get more insights on dissolved organic carbon dynamics in the coastal ocean through the optical properties of dissolved organic matter (CDOM) that present the advantage to be easily measured from in situ or satellite observations. In practice, in situ data gathered during several sampling cruises conducted in three constrasted continental margins (Eastern Channel, French Guiana, Vietnam) have allowed : (i) the characterization of the strong regional discrepancies in the CDOM-DOC relationships between the three coastal sites investigated, (ii) the possible use of a generalized parameterization to retrieve DOC concentrations from CDOM optical properties (estimated in situ or from ocean color remote sensing)over a large range of coastal sites dominated by terrestrial imput of DOM. A further objective of this work was to investigate the impact on DOM dynamics of the phytoplankton bloom event of Phaeocystis.globosa known to affect the coastal waters of the eastern English Channel during the spring period. In practice, this DOM production was investigated during a 45 days mesocom experiment coupled to field survey data (2012-1014) leading to the identification of an optical marker of this marine CDOM production (i.e. S320-412). We further demonstrated that this optical parameter provides useful information to enhance our ability to retrieve DIC 1 from CDOM optical properties in a context of an algal bloom event., A l'heure actuelle le rôle des zones côtières dans le cycle global du carbone est encore relativement mal documenté. Ceci est lié à la forte hétérogénéité et au fort dynamisme de ces zones au sein desquelles de nombreux processus physiques et biologiques interagissent sur les stocks et les flux de carbone. Le carbone organique dissous (DOC) est un élément essentiel à la compréhension du cycle du carbone océanique, notamment dans les zones côtières où il peut représenter jusqu'à 90% du carbone organique total. Compte tenu des nombreuses incertitudes qui résident encore sur la dynamique de cette matière carbonée, l'objectif général de cette thèse visait à améliorer les connaissances sur la distribution du DOC au niveau de ces interfaces "continent/océan" en s'appuyant sur les propriétés optiques de la fraction colorée de ce DOC, la matière organique dissoute (CDOM). Pour cela, des échantillonnages ont été réalisés entre 2010 et 2015 dans trois sites côtiers fortement contrastés (Manche orientale, Guyane Française, Vietnam) et ont permis de : (i) caractériser la dynamique de la CDOM et du DOC et d'identifier une forte hétérogénéité de la relation entre ces deux paramètres au sein de ces sites côtiers aux caractéristiques contrastés, (ii) de proposer une relation novatrice applicable à la télédétection "couleur de l'eau" permettant de dériver les concentrations en DOC à partir des propriétés optiques de la CDOM potentiellement généralisable dans des sites côtiers dominés par les apports terrigènes. Dans un second temps, des études en milieu contrôle (45 jours) couplées à un suivi de terrain (2012-2014) ont été effectuées afin de caractériser spécifiquement la cinétique et l'impact d'une production biologique de matière organique dissoute sur les relations entre CDOM et DOC. Elles ont permis d'identifier un marquage optique (i.e. S320-412) de cette production autochtone de MOD lors de l'efflorescence printanière de Phaeocystis.globosa caractéristique des eaux côtières de la Manche et de proposer une approche pour estimer les contenus en DOC depuis les propriétés optiques du CDOM dans de telles situations de production marine de matière organique dissoute.

Une estimation des quantités de carbone organique dissous dans les millions de lacs boréaux est nécessaire pour améliorer notre connaissance du cycle global du carbone. Les teneurs en carbone organique dissous sont corrélées avec les quantités de matière organique dissoute colorée qui est visible depuis l’espace. Cependant, les capteurs actuels offrent une radiométrie et une résolution spatiale qui sont limitées par rapport à la taille et l’opacité des lacs boréaux. Landsat 8, lancé en février 2013, offrira une radiométrie et une résolution spatiale améliorées, et produira une couverture à grande échelle des régions boréales. Les limnologistes ont accumulé des années de campagnes de terrain dans les régions boréales pour lesquelles une image Landsat 8 sera disponible. Pourtant, la possibilité de combiner des données de terrain existantes avec une image satellite récente n'a pas encore été évaluée. En outre, les différentes stratégies envisageables pour sélectionner et combiner des mesures répétées au cours du temps, sur le terrain et depuis le satellite, n'ont pas été évaluées. Cette étude présente les possibilités et les limites d’utiliser des données de terrain existantes avec des images satellites récentes pour développer des modèles de prédiction du carbone organique dissous. Les méthodes se basent sur des données de terrain recueillies au Québec dans 53 lacs boréaux et 10 images satellites acquises par le capteur prototype de Landsat 8. Les délais entre les campagnes de terrain et les images satellites varient de 1 mois à 6 ans. Le modèle de prédiction obtenu se compare favorablement avec un modèle basé sur des campagnes de terrain synchronisées avec les images satellite. L’ajout de mesures répétées sur le terrain, sur le satellite, et les corrections atmosphériques des images, n’améliorent pas la qualité du modèle de prédiction. Deux images d’application montrent des distributions différentes de teneurs en carbone organique dissous et de volumes, mais les quantités de carbone organique dissous par surface de paysage restent de même ordre pour les deux sites. Des travaux additionnels pour intégrer les sédiments dans l’estimation sont nécessaires pour améliorer le bilan du carbone des régions boréales., A remote sensing approach to estimate carbon stocks in the millions of boreal lakes is highly desirable to improve our understanding of carbon cycles. Lakes carbon content is often correlated to colored dissolved organic matter (CDOM) content, which is visible from space. Meanwhile, current sensors offer limited radiometry and spatial resolution in regard to boreal lakes opacity and size. Landsat 8, launched in February 2013, offers improved radiometry and spatial resolution, and will provide large-scale coverage of boreal regions. Limnologists gathered years of field campaigns in the boreal regions for which a clear Landsat 8 image will be available. Yet the possibility to combine legacy field data with new satellite imagery has not been assessed yet. Furthermore, the different strategies to select and combine timely repeated lakes measurements in the field and on the satellite have not been assessed either. In this study, we address the opportunities and limits to combine legacy field data with new satellite imagery to develop CDOM predictive models. Methods are based on field data from Quebec collected in 53 boreal lakes and 10 satellite images acquired with the prototype of Landsat 8. Delays between field campaigns and satellite overpasses varied from 1 month to 6 years. Results show that a CDOM predictive model based on existing field data compares favorably with models based on carefully coordinated field campaigns. The quality of the model does not improve by adding repeat measurements in the field and on the satellite, or by using atmospherically corrected images. Two images from different sites show different distributions of lakes dissolved organic carbon concentrations and volumes, but the total dissolved organic carbon storage per landscape unit in the two sites are in the same range. Additional work to link satellite data to lakes sediments carbon content is needed to refine the global carbon budget in the boreal regions.

Monitoring the isotopic composition (δ13CDOC) of dissolved organic carbon (DOC) during flood events can be helpful for locating DOC sources in catchments and quantifying their relative contribution to stream DOC flux. High-resolution (< hourly basis) δ13CDOC data were obtained during six successive storm events occurring during the high-flow period in a small headwater catchment in western France. Intra-storm δ13CDOC values exhibit a marked temporal variability, with some storms showing large variations (> 2 ‰), and others yielding a very restricted range of values (< 1 ‰). Comparison of these results with previously published data shows that the range of intra-storm δ13CDOC values closely reflects the temporal and spatial variation in δ13CDOC observed in the riparian soils of this catchment during the same period. Using δ13CDOC data in conjunction with hydrometric monitoring and an end-member mixing approach (EMMA), we show that (i) > 80% of the stream DOC flux flows through the most superficial soil horizons of the riparian domain and (ii) the riparian soil DOC flux is comprised of DOC coming ultimately from both riparian and upland domains. Based on its δ13C fingerprint, we find that the upland DOC contribution decreases from ca.~30% of the stream DOC flux at the beginning of the high-flow period to < 10% later in this period. Overall, upland domains contribute significantly to stream DOC export, but act as a size-limited reservoir, whereas soils in the wetland domains act as a near-infinite reservoir. Through this study, we show that δ13CDOC provides a powerful tool for tracing DOC sources and DOC transport mechanisms in headwater catchments, having a high-resolution assessment of temporal and spatial variability.

Diplôme : Master of Science; Dissolved organic matter (DOM) is an essential parameter of quality and aquatic ecosystem functioning. The production of DOM in soils and its fate as it moves through the catchment were studied during experiments conducted at different scales, from the soil microcosm to the catchment, using natural abundance tracing of stable carbon isotopes (δ13C). At the catchment scale, we highlighted the role of wetlands in the formation of dissolved organic carbon (DOC). During discharge events we nevertheless observed the mobilisation of several sources of DOC to feed rivers. During laboratory experiments, we demonstrated that forest type influences the fate of water extractable organic carbon content in soil. The substitution of native forests by Douglas plantations reduces carbon inputs into the soil and mineralisation rates of soil organic carbon, which also depend on temperature. However, the water extractable organic carbon content of forest soils, which is influenced by the forest type, depends neither on carbon mineralisation rate nor temperature. We have therefore concluded that in the surface horizons of forest soils, the DOC mainly originates, not from the decomposition of soil organic matter but rather, from the vegetation via litter leachate.; Les matières organiques dissoutes (MOD) constituent un paramètre essentiel de la qualité des milieux aquatiques et du fonctionnement des écosystèmes. La production de MOD dans les sols et leur devenir lors de leur transfert dans les bassins versants ont été étudiés au cours d’expérimentation réalisées à différentes échelles, du microcosme de sol au bassin versant, à l’aide du traçage isotopique des formes stables du carbone (δ13C). À l'échelle du bassin versant, nous avons mis en évidence le rôle des zones humides dans la formation du carbone organique dissous (COD). Lors d’évènement de crues nous avons néanmoins observé la mobilisation de plusieurs sources de COD pour alimenter les rivières. Au cours d’expérimentations de laboratoire, nous avons démontré que le type d’essence forestière influence le devenir du carbone extractible à l’eau contenu dans les sols. La substitution de forêts natives par des plantations de Douglas diminue les apports de carbone dans le sol et les vitesses de minéralisation du carbone organique du sol lesquelles dépendent aussi de la température. Pourtant, l’évolution du carbone extractible à l’eau des sols de forêt, conditionnée par le type d’essences, ne dépend ni des vitesses de minéralisation du carbone ni de la température. Nous avons donc conclu que dans les horizons de surface des sols forestiers, le COD ne provient pas principalement de la décomposition de la matière organique du sol mais de la végétation par l’intermédiaire des lessivats de litière.

Food webs play a crucial role in regulating the fluxes of matter and energy within ecosystems. Artificial recharge of aquifers relies heavily on the ability of groundwater biocenoses to degrade organic matter fluxes that is a condition to maintain the quality of groundwater. The objective of this work is to determine the impact of increased dissolved organic carbon supply on the trophic interactions between the microbial communities and invertebrate assemblages at the upper layers of groundwater artificially recharged with stormwater. Through a combined field and laboratory experimental approach, this work allows ranking the strength of relationship between dissolved organic carbon fluxes, environmental conditions, activity and diversity of microbial communities and abundance of invertebrate assemblages; Les réseaux trophiques jouent un rôle primordial dans la régulation des flux de matière et d’énergie au sein des écosystèmes. Dans le cadre des pratiques de recharge artificielle des aquifères, les biocénoses souterraines sont pleinement sollicitées et leur capacité à dégrader les flux de matière organique de surface conditionne le maintien de la qualité des eaux souterraines. L’objectif de ce travail est de déterminer l’influence d’une augmentation des flux de carbone organique dissous sur l’intensité des interactions trophiques entre les communautés microbiennes et les assemblages d’invertébrés au toit des nappes phréatiques rechargées artificiellement avec des eaux de ruissellement pluvial. A travers une approche expérimentale de terrain et de laboratoire, ce travail permet d’évaluer l’intensité des relations existant entre les flux de carbone organique dissous, les conditions environnementales, l’activité et la diversité de communautés microbiennes et l’abondance des communautés d’invertébrés.

Increasing dissolved organic carbon (DOC) concentrations have been reported during the last four decades in streams from Northern Europe and North America. The aim of this thesis is to improve our knowledge on the main sources of DOC, the mechanisms that control the delivery of DOC to the stream and to quantify the role of hydro-climate and its variability on the production and transfer of DOC. This study takes place in a small agricultural experimental catchment, Kervidy-Naizin, located in Western France. We try to interpret mid-term daily time-series (7 years), and hourly time-series (8 floods) of DOC, by analysing the major climatic/hydrological factors considered as the principal regulators of DOC production and delivery to the stream. Finally a simple model have been developed to test some of the hypothesis suggested by the data analysis . We identified superficial layers of the valley bottom soils as the main source of DOC. From autumn to spring, this allochtonous component represents the major part of the flux of DOC in the river and is relayed by an autochtonous contribution in summer. A seasonal analysis identified two kinds of allochtonous sources: one source is only significant in autumn, and its size is limited,and appears to depend on the time of oxygenation of the superficial layers in the valley bottom during the previous summer; the second source is dominant from winter to spring, and seem to be non-limiting whatever the climatic conditions. We supposed that this second component correspond to the soil humic substances located in the valley bottom. The nature of the first one remains to be elucidated. While the Kervidy Naizin catchment is heavily affected by the intense agriculture activities as revealed by the average streamwater nitrate concentration of 80 mg.l-1, this study shows that the sources of DOC here is not essentially different from that observed in alpine or/and forested catchments. Hydro-climatic factors such as the water table variations or the temperature do not seem to have had any effects on the annual mean DOC concentration. Neither the deepening of the water table depth nor the extremely warm 2003 summer produced any increases of the mean annual DOC concentrations, which remained stable at 5.5 mg.l-1. As a whole, climatic factors may play a role in the observed DOC trends but this role likely occurs with interaction with others, yet unidentified, factors. The modelling approach confirmed the role of the superficial layers of the wetland soil as the principal source of DOC to the stream and the existence of an autochtonous production during summer. Complementary studies need to be conducted to determine the exact nature of DOC sources and to identify more precisely the production and decomposition dynamics of DOC.; Cette thèse s'inscrit dans le cadre général de l'identification des facteurs à l'origine de l'augmentation des concentrations en carbone organique dissous (COD) observée ces dernières années dans un grand nombre de rivières d'Europe et d'Amérique du Nord. Elle vise à mieux comprendre les mécanismes de transfert du COD des sols vers les rivières, et à identifier et quantifier le rôle de l'hydro-climat et de sa variabilité sur la production et le transfert de COD. Pour atteindre cet objectif, une série long-terme (8 ans) et horaire (8 crues) décrivant la variabilité des teneurs en COD enregistrée dans la rivière à l'exutoire du bassin-versant agricole de Kervidy-Naizin a été confrontée à la variabilité des principaux facteurs hydro-climatiques censés contrôler la production et le transfert de COD. Un travail de modélisation a finalement permis de tester certaines des hypothèses avancées. Nous avons ainsi identifié les horizons superficiels des sols des zones de bas fond comme la principale source de COD. De l'automne jusqu'au printemps, cette composante allochtone représente l'essentiel du flux de COD transitant à l'exutoire et devient relayée par une composante autochtone en été. L'analyse des variations saisonnières des apports allochtones de COD révèle la présence de deux compartiments producteurs de COD au niveau du sol: i) un compartiment mobilisé uniquement en automne, dont la taille est finie et parait être sous la dépendance de la durée du retrait de la nappe hors des horizons organiques pendant l'été précédent; ii) un compartiment mobilisé en hiver et au printemps, dont la taille paraît, elle, indépendante des conditions climatiques. Nous supposons que ce deuxième compartiment correspond au fond humique "ancien" des sols des zones de bas fond, la nature du premier compartiment restant, elle, à élucider. La localisation des zones sources du COD aux zones humides de bas-fond déduite dans ce travail est comparable aux résultats publiés sur des bassins versants forestiers et alpins. Ainsi, l'activité agricole intensive pratiquée sur ce bassin versant ne semble pas avoir d'effet sur la dynamique du transfert du COD, alors qu'elle modifie profondément la chimie de l'eau. Dans notre étude, les variables hydro-climatiques telles que la température et/ou la hauteur de nappe n'influencent les transferts de COD qu'à l'échelle d'une saison, l'automne. Aucun effet n'est détecté à l'échelle annuelle. En particulier, l'épisode caniculaire de 2003 où l'augmentation progressive de la profondeur estivale de la nappe enregistrée sur la période d'étude ne crée pas d'augmentation long-terme de la teneur moyenne annuelle en COD celle-ci restant stable (5,5 mg.l-1). Ce résultat suggère que le réchauffement climatique actuel n'est probablement pas la cause de l'augmentation des teneurs en COD observée dans beaucoup de rivières de part le monde. Le travail de modélisation a permis, entre autre, de confirmer la localisation de la source principale du COD dans les horizons superficiels des sols des zones de bas de versant, ou l'existence d'une production autochtone de COD dans la rivière en été. Néanmoins des travaux complémentaires semblent nécessaires pour déterminer la nature exacte des sources du COD ainsi que leur dynamique de production et de décomposition.

Les matières organiques dissoutes (MOD) constituent un paramètre essentiel de la qualité des milieux aquatiques et du fonctionnement des écosystèmes. La production de MOD dans les sols et leur devenir lors de leur transfert dans les bassins versants ont été étudiés au cours d’expérimentation réalisées à différentes échelles, du microcosme de sol au bassin versant, à l’aide du traçage isotopique des formes stables du carbone (δ13C). À l'échelle du bassin versant, nous avons mis en évidence le rôle des zones humides dans la formation du carbone organique dissous (COD). Lors d’évènement de crues nous avons néanmoins observé la mobilisation de plusieurs sources de COD pour alimenter les rivières. Au cours d’expérimentations de laboratoire, nous avons démontré que le type d’essence forestière influence le devenir du carbone extractible à l’eau contenu dans les sols. La substitution de forêts natives par des plantations de Douglas diminue les apports de carbone dans le sol et les vitesses de minéralisation du carbone organique du sol lesquelles dépendent aussi de la température. Pourtant, l’évolution du carbone extractible à l’eau des sols de forêt, conditionnée par le type d’essences, ne dépend ni des vitesses de minéralisation du carbone ni de la température. Nous avons donc conclu que dans les horizons de surface des sols forestiers, le COD ne provient pas principalement de la décomposition de la matière organique du sol mais de la végétation par l’intermédiaire des lessivats de litière., Dissolved organic matter (DOM) is an essential parameter of quality and aquatic ecosystem functioning. The production of DOM in soils and its fate as it moves through the catchment were studied during experiments conducted at different scales, from the soil microcosm to the catchment, using natural abundance tracing of stable carbon isotopes (δ13C). At the catchment scale, we highlighted the role of wetlands in the formation of dissolved organic carbon (DOC). During discharge events we nevertheless observed the mobilisation of several sources of DOC to feed rivers. During laboratory experiments, we demonstrated that forest type influences the fate of water extractable organic carbon content in soil. The substitution of native forests by Douglas plantations reduces carbon inputs into the soil and mineralisation rates of soil organic carbon, which also depend on temperature. However, the water extractable organic carbon content of forest soils, which is influenced by the forest type, depends neither on carbon mineralisation rate nor temperature. We have therefore concluded that in the surface horizons of forest soils, the DOC mainly originates, not from the decomposition of soil organic matter but rather, from the vegetation via litter leachate.

Food webs play a crucial role in regulating the fluxes of matter and energy within ecosystems. Artificial recharge of aquifers relies heavily on the ability of groundwater biocenoses to degrade organic matter fluxes that is a condition to maintain the quality of groundwater. The objective of this work is to determine the impact of increased dissolved organic carbon supply on the trophic interactions between the microbial communities and invertebrate assemblages at the upper layers of groundwater artificially recharged with stormwater. Through a combined field and laboratory experimental approach, this work allows ranking the strength of relationship between dissolved organic carbon fluxes, environmental conditions, activity and diversity of microbial communities and abundance of invertebrate assemblages, Les réseaux trophiques jouent un rôle primordial dans la régulation des flux de matière et d’énergie au sein des écosystèmes. Dans le cadre des pratiques de recharge artificielle des aquifères, les biocénoses souterraines sont pleinement sollicitées et leur capacité à dégrader les flux de matière organique de surface conditionne le maintien de la qualité des eaux souterraines. L’objectif de ce travail est de déterminer l’influence d’une augmentation des flux de carbone organique dissous sur l’intensité des interactions trophiques entre les communautés microbiennes et les assemblages d’invertébrés au toit des nappes phréatiques rechargées artificiellement avec des eaux de ruissellement pluvial. A travers une approche expérimentale de terrain et de laboratoire, ce travail permet d’évaluer l’intensité des relations existant entre les flux de carbone organique dissous, les conditions environnementales, l’activité et la diversité de communautés microbiennes et l’abondance des communautés d’invertébrés.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

National audience

Investigating the impact of plant species on sulphur (S) availability in the rhizosphere soil is agronomically important to optimize S fertilization. Bulk, rhizosphere soils and the roots of field-grown rape and barley were sampled 7 times (every fortnight), from March to June, at plant maturity. Root carbon (C) and nitrogen (N) in water extract, along with soil SO42−-S, labile soil organic-C (HWC) and -N (HWN) in hot water extract, as well as soil arylsulphatase activity were then monitored. The average concentrations of both HWC and HWN were observed in the following decreasing order: rape rhizosphere soil >barley rhizosphere soil >bulk soil. In parallel, the average contents of water extractable-C and -N in rape roots were higher than those in barley roots. These results suggest that soil C and N contents in hot water extract (including rhizodeposition) were correlated with C and N released by roots. Great ARS activities found in rape rhizosphere soil were accompanied by great SO42−-S mineralization over time. Finally, bulk and rhizosphere soils of rape and barley were pooled from the seven samplings and incubated with the corresponding pooled root water-soluble C of both plant species and glucose-C. After 1 and 9 weeks, a greater net S mineralization (gross mineralization - immobilization) was observed with rape root water-soluble C than with barley root water-soluble C and glucose-C. Conjointly, we found a higher average value of ARS activity in rape rhizosphere than in barley rhizosphere soil. Our findings suggest that plant species, via their rhizodeposition, determine the dynamic of S in soil.

The Garonne's basin, the second largest French basin (52000 km2 at Mas d'Agenais), is subject to anthropogenic pressures dues to agricultural, domestics and industrials humans activities.A one-year hydrological sampling of the Garonne's and if its tributary's water highlights significant enrichments for a large type of trace metal elements (TME : Pb, Cr, Ni, Cu, Zn...). It appears that most of those metals elements in trace quantity (ppb) have a particular transport in the river. Many arguments speaking in favour for a one major diffuse source pollution origin of those enrichments: the rains. However, some specific enrichments due to local industrial activities are observed (case of Cr in the Agout). The balance flux [enter : rains), out : the outlet of the catchment basin] show a storage of some metals, probably in soil and in the river bed sediments.The follow-up of majors flux elements (NO3-, Cl-, SO42-, Mg2+, Ca2+, K+, Na+) and especially of nitrate, in a Garonne stretch upstream to downstream of the Toulouse urban area was performed at a summer low water level period. The anthropic contribution to the river water composition from the urban area was estimated and indicated that NO3-, Cl-, K+ and Na+ represent the most important contributions of the anthropic inputs. Some of those elements, nitrates and potassium, are partially eliminated along this stretch. This looses may be attributed to biological activity (grow of biofilms) that appears in the Garonne river bed, especially in this critical period of anoxic water conditions (less oxygen).The specific study of nitrate behaviour in a the Garonne riverbank wetland (Monbéqui site) pointed up the capacity of those sites to eliminate this nitrogen compound. Those wetland are the scene of the confluence between the Garonne river water and groundwater, favourable to the development of numerous biogeochemical processes. We identify and quantify strong biological consumption of nitrates in the mixing zone between Garonne water and groundwater. It results from the couple effect of organic matter oxidizing, aerobic respiration, denitrification and reduction of Mn and Fe oxides. On the contrary, nitrification of the ammonium that may originate from the depth groundwater and/or the soil may occur in the zone where the groundwater flows out to the Garonne.; Le bassin de la Garonne, deuxième plus grand bassin français de par sa superficie (52000 km2 au Mas d'Agenais), fait l'objet de pressions anthropiques liées aux activités humaines agricoles, domestiques et industrielles.Le prélèvement des eaux de la Garonne et de ces principaux affluents sur une année hydrologique a permis de détecter des enrichissements significatifs pour un grand nombre d'éléments en trace métalliques (ETM : Pb, Cr, Ni, Cu, Zn...). Il s'avère que la plus part de ces éléments métalliques en quantité de trace (ppb) sont éventuellement transportés sous forme particulaire par les rivières. De nombreux arguments vont dans le sens d'une source majeure diffuse de pollution à l'origine de ces enrichissements : les pluies. Toutefois, certains enrichissements spécifiques liés à des activités industrielles locales sont observées (cas du Cr sur l'Agout). Les bilans des flux [entrée (pluies), sortie (exutoire)] ont mis en évidence le stockage de certains métaux, vraisemblablement dans les sols et les sédiments du lit de la Garonne.Le suivi des flux d'éléments dissous majeurs (NO3-, Cl-, SO42-, Mg2+, Ca2+, K+, Na+) et plus spécialement des nitrates, en période de basses eaux estivales (50 m3/s), dans les eaux d'un tronçon de Garonne Toulousaine, a permis la caractérisation et la quantification des apports anthropiques spécifiques en NO3-, Cl-, K+ et Na+ liés à cette agglomération. Certains de ces éléments, nitrates et potassium, sont partiellement éliminés tout au long de ce tronçon. Cette consommation peut être attribuée à l'activité biologique qui se développe dans le lit de la Garonne (développement du biofilm) dans ces périodes critiques où les eaux sont plus anoxiques (moins oxygénées).L'étude plus spécifique du devenir des nitrates dans une zone humide riveraine de la Garonne (site de Monbéqui) a mis en exergue les capacités de ces sites à éliminer ce composé azoté. Ces zones humides sont le théâtre de la rencontre entre les eaux de la Garonne et de la nappe, propice au développement de nombreux processus biogéochimiques. Nous avons identifié et quantifié de fortes consommations biologiques en nitrates dans les zones de mélange entre la Garonne et la nappe. Cela résulte des effets couplés de l'oxydation de la matière organique, de la respiration aérobie, de la dénitrification et de la réduction des oxydes et hydroxydes de Mn et de Fe. Au contraire, dans les zones de sortie de nappe vers la Garonne, il semblerait qu'il y ait nitrification de l'ammonium probablement originaire des profondeurs de la nappe et/ou des sols.

The Garonne's basin, the second largest French basin (52000 km2 at Mas d'Agenais), is subject to anthropogenic pressures dues to agricultural, domestics and industrials humans activities.A one-year hydrological sampling of the Garonne's and if its tributary's water highlights significant enrichments for a large type of trace metal elements (TME : Pb, Cr, Ni, Cu, Zn...). It appears that most of those metals elements in trace quantity (ppb) have a particular transport in the river. Many arguments speaking in favour for a one major diffuse source pollution origin of those enrichments: the rains. However, some specific enrichments due to local industrial activities are observed (case of Cr in the Agout). The balance flux [enter : rains), out : the outlet of the catchment basin] show a storage of some metals, probably in soil and in the river bed sediments.The follow-up of majors flux elements (NO3-, Cl-, SO42-, Mg2+, Ca2+, K+, Na+) and especially of nitrate, in a Garonne stretch upstream to downstream of the Toulouse urban area was performed at a summer low water level period. The anthropic contribution to the river water composition from the urban area was estimated and indicated that NO3-, Cl-, K+ and Na+ represent the most important contributions of the anthropic inputs. Some of those elements, nitrates and potassium, are partially eliminated along this stretch. This looses may be attributed to biological activity (grow of biofilms) that appears in the Garonne river bed, especially in this critical period of anoxic water conditions (less oxygen).The specific study of nitrate behaviour in a the Garonne riverbank wetland (Monbéqui site) pointed up the capacity of those sites to eliminate this nitrogen compound. Those wetland are the scene of the confluence between the Garonne river water and groundwater, favourable to the development of numerous biogeochemical processes. We identify and quantify strong biological consumption of nitrates in the mixing zone between Garonne water and groundwater. It results from the couple effect of organic matter oxidizing, aerobic respiration, denitrification and reduction of Mn and Fe oxides. On the contrary, nitrification of the ammonium that may originate from the depth groundwater and/or the soil may occur in the zone where the groundwater flows out to the Garonne.; Le bassin de la Garonne, deuxième plus grand bassin français de par sa superficie (52000 km2 au Mas d'Agenais), fait l'objet de pressions anthropiques liées aux activités humaines agricoles, domestiques et industrielles.Le prélèvement des eaux de la Garonne et de ces principaux affluents sur une année hydrologique a permis de détecter des enrichissements significatifs pour un grand nombre d'éléments en trace métalliques (ETM : Pb, Cr, Ni, Cu, Zn...). Il s'avère que la plus part de ces éléments métalliques en quantité de trace (ppb) sont éventuellement transportés sous forme particulaire par les rivières. De nombreux arguments vont dans le sens d'une source majeure diffuse de pollution à l'origine de ces enrichissements : les pluies. Toutefois, certains enrichissements spécifiques liés à des activités industrielles locales sont observées (cas du Cr sur l'Agout). Les bilans des flux [entrée (pluies), sortie (exutoire)] ont mis en évidence le stockage de certains métaux, vraisemblablement dans les sols et les sédiments du lit de la Garonne.Le suivi des flux d'éléments dissous majeurs (NO3-, Cl-, SO42-, Mg2+, Ca2+, K+, Na+) et plus spécialement des nitrates, en période de basses eaux estivales (50 m3/s), dans les eaux d'un tronçon de Garonne Toulousaine, a permis la caractérisation et la quantification des apports anthropiques spécifiques en NO3-, Cl-, K+ et Na+ liés à cette agglomération. Certains de ces éléments, nitrates et potassium, sont partiellement éliminés tout au long de ce tronçon. Cette consommation peut être attribuée à l'activité biologique qui se développe dans le lit de la Garonne (développement du biofilm) dans ces périodes critiques où les eaux sont plus anoxiques (moins oxygénées).L'étude plus spécifique du devenir des nitrates dans une zone humide riveraine de la Garonne (site de Monbéqui) a mis en exergue les capacités de ces sites à éliminer ce composé azoté. Ces zones humides sont le théâtre de la rencontre entre les eaux de la Garonne et de la nappe, propice au développement de nombreux processus biogéochimiques. Nous avons identifié et quantifié de fortes consommations biologiques en nitrates dans les zones de mélange entre la Garonne et la nappe. Cela résulte des effets couplés de l'oxydation de la matière organique, de la respiration aérobie, de la dénitrification et de la réduction des oxydes et hydroxydes de Mn et de Fe. Au contraire, dans les zones de sortie de nappe vers la Garonne, il semblerait qu'il y ait nitrification de l'ammonium probablement originaire des profondeurs de la nappe et/ou des sols.

Precipitation partitioning into throughfall and stemflow and related hydrochemical fluxes were examined during a 3 y period from January 1998 to December 2000 in a subtropical evergreen broad-leaved forest on Okinawa Island, Japan. Monthly water samples were collected to determine the concentrations and associated fluxes of bioelements. The mean annual precipitation during the study period was 3325 mm. Typhoons played a central role in the hydrology of the study forest with 11 typhoons contributing 29.1% of the total rainfall over the 3 y period. Throughfall and stemflow contributed 53.9% and 30.9% of the annual rainfall, respectively, implying a rainfall interception of 15.2%. The very high fraction of stemflow could be due to the crown morphology of the dominant species, Castanopsis sieboldii, that has inclined branches and concave shaped leaves. Mean pH in the precipitation was 6.22, and decreased significantly as the water passed through the canopy. Concentrations of total N, DOC, K, Na, Ca, and Mg showed a clear pattern of enrichment in both throughfall and stemflow compared to rainfall. The proximity to the Pacific Ocean strongly influenced the nutrient fluxes via rainfall at our site as illustrated by the extremely high Na fluxes via rainfall (213 kg Na ha-1 y-1) and throughfall plus stemflow (291 kg Na ha-1 y-1). The mean annual nutrient inputs (in kg ha-1) were: total N 43, P 2.6, K 76, Ca 49, Mg 30, Na 291, Al 1.8, Fe 1.0, and Mn 1.1. The input of DOC reached 361 kg C ha-1 y-1. The high nutrient inputs via net precipitation (throughfall plus stemflow) especially for N at our site is thought to reflect the frequent occurrence of sea salt-induced stress and serious herbivory by insect., Partition des précipitations et flux de nutriments dans une forêt subtropicale d'Okinawa au Japon. La partition des précipitations entre eau arrivant directement au sol et écoulement le long des troncs et flux hydrochimiques liés a été étudié pendant 3 ans de janvier 1998 à décembre 2000 dans une forêt feuillue à feuilles persistantes de l'île d'Okinawa au Japon. Mensuellement des échantillons d'eau étaient collectés pour déterminer les concentrations et les flux des bioéléments. Les précipitations annuelles moyennes pendant la période étudiée ont atteint 3325 mm. Les typhons jouent un rôle central dans l'hydrologie de la forêt étudiée avec 11 typhons contribuant à 29,1 % des précipitations totales pour les 3 ans de la période d'étude. L'eau arrivant directement au sol et l'écoulement le long des troncs représentent respectivement 53,9 % et 30,9 % des précipitations incidentes annuelles, impliquant une interception des précipitations de 15,2 %. La part importante de l'écoulement le long des troncs pourrait être dû à la morphologie des couronnes de l'espèce dominante Castanopsis sieboldii qui a des branches inclinées et des feuilles de formes concaves. Le pH des précipitations incidentes était de 6,22, il baissait significativement avec la traversée de l'eau à travers les couronnes. Les concentrations totales de N, DOC (carbone organique dissous), K, Na, Ca et Mg montrent un modèle évident d'enrichissement au niveau de l'eau traversant directement les couronnes et de l'écoulement le long des troncs comparativement aux précipitations incidentes. La proximité de l'Océan Pacifique influence fortement lees flux de nutriments dans le site étudié comme le montre les flux élevés de Na apportés par les précipitations incidentes (213 kg Na ha-1 an-1) et l'eau arrivant directement au sol et l'écoulement le long des troncs (291 kg Na ha-1 an-1). La moyenne annuelle des apports de nutriments était de (en kg ha): N total 43, P 2,6, K 76, Ca 49, Mg 30, Na 291, Al 1,8, Fe 1,0 et Mn 1,1. L'apport de DOC a atteint 361 kg de carbone par hectare et par an. L'apport élevé de nutriments par l'ensemble des précipitations arrivant au sol (eau traversant directement plus écoulement le long des troncs) particulièrement en ce qui concerne N peut être le reflet des stress induits par l'eau salée et les insectes herbivores.

L'ensemble des 1 637 stations d'épuration du bassin de la Seine est tout d'abord caractérisé au moyen d'une analyse des correspondances multiples fondée sur plusieurs paramètres quantitatifs (taille de l'installation, charge, rendements sur les matières en suspension, les matières oxydables, l'azote et le phosphore) et qualitatif (type de filière de traitement). Il en ressort que la charge de l'installation est décorrélée des rendements, alors que la capacité des installations est corrélée, de façon non-linéaire, avec ces derniers. Des prélèvements moyens sur 24 heures proportionnels au temps et réfrigérés ont été réalisés en sortie de plusieurs de ces stations. Les concentrations en carbone biodégradable, dissous et particulaire dans les eaux traitées varient respectivement de 1,5mgC/l à 6,8 mgC/l et de 0,9 mgC/L à 62,1 mgC/l. / The 1,637 treatment plants located in the Seine river basin were first globally characterized thanks to a Multi Correspondence Analysis based on different parameters: type of process, size in p.e., actual loading, Suspended Solids, Oxydable Matter, nitrogen and phosphorus removal efficiencies. It appears that the actual loading rate does not significantly explain the variability of the efficiencies of removal whereas design capacities are non-linearly correlated to these latter. Based on this statistical description, several treatment plants were selected and their treated effluents investigated by means of 24 hours composite samples. Biodegradable dissolved and particulate organic carbon and Chemical Oxygen Demand were measured. The amount of biodegradable dissolved and particulate organic carbon remaining in treated waters ranged respectively from 1.5 mg/l to 6.8 mg/l and from 0.9 mg/l to 62.1 mg/l.

International audience; Two surveys were carried out on ten atolls in the Tuamotu archipelago (French Polynesia, Pacific Ocean). In vitro UV (250–400 nm) spectra of water samples gave absorption at 254 nm, A254, and spectrum slope, S⋆ (computed from In Aλ versus λ).These two descriptors are negatively correlated, and data points are arrayed along a hyperbola spanned between an oceanic pole (high S⋆, low A254) and a confined pole (low 5⋆, high A254).Dissolved organic carbon (DOC) concentrations, [C], as assessed by HTCO, exhibit a narrow range (0.7–1.0 mg C.L−1 for most lagoons) contrasting with the wide diversity of optical characteristics. [C] and A254 are positively correlated, with a significant intercept (0.5 mg C.L−1) representing non-chromophoric DOC. Carbon-specific absorption, ε254 increases (from 0.4 to 1.3 m2.g−1) with increasing [C], mainly according to the literature) owing to increased average molecular weight (MW) of the chromophoric DOC fraction, which also lowers S⋆.Our optical data thus illustrate a gradient of confinement (or residence time) that corresponds to a continuum in DOC nature, especially in MW and hence in bioavailability. Optical methods are confirmed as quick and effective means of assessing DOM distribution.; Deux campagnes ont prospecté dix lagons d'atoll des Tuamotu (Polynésie française, océan Pacifique). Sur des échantillons d'eau, le spectre UV (250-400 nm) in vitro est décrit par l'absorption à 254 nm, A25,i, et la pente, S* (régression de ln:\ vs Î.). Ces deux descripteurs sont négativement corrélés. Les points s'organisent le long d'une hyperbole entre un pôle océanique (fort S*, faible A254) et un pôle confiné (faible S*, fort A254). Le carbone organique dissous (COD) présente des concentrations ([Cl. déterminées par HTCO) peu variables (0, 7-1,0 mg C.L 1), contrastant avec la large diversité des propriétés optiques. [C] et A254 ont une corrélation positive, avec une ordonnée à l'origine significative {0,5 mg c.L-') correspondant à une fraction« non chromophorique ,, du COD. L'absorption spécifique ramenée au carbone, 8254, croît (de 0,4 à 1,3 m2.g-1) pour des [Cl croissantes, surtout (d'après la littérature) en relation avec une augmen-tation du poids moléculaire moyen, qui abaisse les valeurs de S*. Nos mesures optiques décrivent ainsi un gradient de confinement (ou de temps de séjour) qui correspond à un continuum dans la nature du COD, dont son poids moléculaire et donc sa susceptibilité à une action biologique. Cette méthode rapide confirme son efficacité pour la description de la distribution de la MOD.

8 páginas, 6 tablas, 1 figura, [EN] An update of the Kjeldahl method is presented for the direct determination of dissolved organic nitrogen (DON) in seawater. Dissolved inorganic nitrogen is previously removed: ammonium as NH3 with NaOH at pH 9.4; and, subsequently, nitrate and nitrite as nitric oxide with FeSO4 in acid medium. The sample is then mineralized to ammonium, which is measured with a Technicon autoanalyzer by the indophenol blue method. The range of recovery for tested standard compounds is similar to those obtained by high temperature oxidation (HTO) techniques. Direct determination of DON by the method described in this work marks an improvement in precision, in comparison with other methods; the standard deviation obtained for samples of seawater is +/-0.2 mu mol.l(-1). The precision of DON measurements is not dependent on dissolved inorganic nitrogen analysis. For several stations in the Northeast Atlantic Ocean, DON values ranged between 3 and 10 mu mol.l(-1)., [FR] La méthode de Kjeldahl a été modifiée pour réaliser la mesure directe de l'azote organique dissous (NOD) dans l'eau de mer. Les composés inorganiques dissous dans l'échantillon sont préalablement éliminés comme suit: l'ammonium, en rendant le milieu basique avec de la soude; le nitrate et le nitrite, en les transformant en oxyde nitrique par le FeS04 en milieu acide. L'échantillon est ensuite minéralisé pour transformer le NOD en ammonium dont la concentration est déterminée sur un AutoAnalyseur Technicon. La récupération des produits standard est identique à celle obtenue par des techniques d'oxydation à haute température. La détermination du NOD par cette méthode est améliorée car elle ne dépend plus de la mesure des concentrations en azote minéral comme dans les autres méthodes. L'écart-type est d'environ ±0,2 J.Lmol.l-1 pour des échantillons d'eau de mer. Les concentrations, mesurées par cette technique à plusieurs stations de l'océan Atlantique NE, varient de 3 à 10 J.Lmol.l- 1•, Support for this work came from the EEC project MAST2- CT93-0065.

It has been recently demonstrated that soil organic carbon (SOC) mineralization is supported by intracellular respiration of heterotrophic microorganisms and by non-cellular oxidative processes. However, little is known about the prevalence and drivers of non-cellular SOC mineralization among soils. In this study, untreated and gamma-irradiated soils sampled along a latitudinal gradient and exhibiting contrasted physicochemical properties were incubated in order to quantify potential non-cellular SOC mineralization and to identify its sensibility to soil properties. In sterilized and unsterilized soils, CO2 emission mirrored O2 consumption signifying the presence of several coupled redox reactions transferring electrons from organic C to intermediate acceptors and to O2. This supports the idea that non-cellular mineralization results from extracellular oxidative metabolisms catalyzed by soil enzymes and/or abiotic catalysts. Our findings also show that non-cellular SOC mineralization is ubiquitous and contributes to 24% of soil respiration on average. Cellular and non-cellular SOC mineralization are positively linked but the contribution of non-cellular processes to soil CO2 emissions increases with dissolved organic carbon concentration.

Nous avons étudié la variabilité saisonnière de la relation entre les fluctuations des concentrations en carbone organique dissous (COD) dans le ruisseau de l'Hermine (Québec, Canada) et les changements du débit (Q). Un total de 93 événements hydrologiques échantillonnés de 1994 à 2003 et regroupés sur une base saisonnière (hiver-printemps, été, automne) a été analysé. Le modèle de régression linéaire est utilisé afin de déterminer, pour chaque événement, la pente de la relation entre la concentration en COD dans le ruisseau et le débit. Ces pentes sont regroupées par saison et selon un seuil arbitraire de un qui permet de contraster les conditions hydrologiques et climatiques initiales des événements répertoriés. Les résultats du test de Kruskal-Wallis, visant la comparaison entre les événements de pentes supérieures et inférieures à un, montrent clairement la saisonnalité de la relation entre le COD et le débit. La saisonnalité de la relation COD/Q est ensuite mise en relation avec des variables climatiques et hydrologiques susceptibles de conditionner le transport du COD dans le bassin de l'Hermine. Les résultats montrent que les changements saisonniers des conditions climatiques et hydrologiques dans le bassin versant ont un impact significatif sur la relation entre le COD et le débit. Ainsi, le volume de précipitation tombé durant l'événement, la température moyenne de l'air et la température du sol régissent significativement (p =0,041; 0,001 et 0,009 respectivement) le transport du COD pour la période hiver-printemps. Les basses températures du sol et l'apport élevé en eau via les précipitations et la fonte favorisent le lessivage intense du COD soluble déjà limité par les basses températures. Au cours de l'été, l'état initial d'humidité du bassin est le principal facteur contrôlant l'évolution des concentrations de COD lors d'une crue; les fortes relations avec le pourcentage d'humidité des sols et le débit total 24 h avant l'événement le prouvent (p =0,039 et 0,0003 respectivement). Les changements les plus prononcés du COD surviennent, au cours de l'été, suite à une période prolongée de sécheresse. À l'automne, le transport du COD est influencé par le volume de précipitation tombé durant l'événement (p =0,031) et la température du sol (p =0,042). La modélisation de la relation COD/Q par les variables hydro-climatiques montre que 40% de la relation COD/Q s'explique par la température du sol durant la période d'hiver-printemps. Durant l'été, les conditions initiales d'humidité du bassin, traduites par le débit 24 h avant l'événement, expliquent à 51% la relation COD/Q. À l'automne, la relation COD/Q est gouvernée à 50% à la fois par le volume de précipitation tombé durant l'événement et la température du sol. L'analyse de ces données établit clairement la saisonnalité de la relation COD/Q et que des variables climatiques et hydrologiques permettent de quantifier ces fluctuations saisonnières., The terrestrial organic carbon (C) pool, estimated to 1.5 x 1015 kg C for the first meter of soil (Amundson, 2001), represents a major terrestrial elemental stock for which the recycling rate and the response to perturbations are still unknown. Under the present changing climatic conditions, C fluxes in terrestrial ecosystems could be significantly disturbed during the next decades. Indeed, the multi-annual changes in temperature and precipitation are likely to have a major impact on the net primary production and on organic matter decomposition in soils. This situation influences the production of the dissolved organic carbon (DOC) in soils, its transport to surface waters and hence, water quality. In this context, a better knowledge of the climatic and hydrologic factors influencing seasonal variations in DOC export is crucial to improve our understanding of the potential transformation of carbon stocks and fluxes in terrestrial ecosystems.The objectives of the present study were 1) to evaluate the seasonality in the relationship between dissolved organic carbon (DOC) concentrations in the stream and streamflow (Q) and 2) to quantify the impact of seasonal changes in climatic and hydrological conditions in the watershed on the DOC/Q relationship.The Hermine catchment is located about 80 km north of Montréal, Québec, Canada. An intermittent first-order stream drains the 5.1 ha catchment. Soils are Orthic and Gleyed Humo-Ferric and Ferro-Humic Podzols. The stream water was sampled daily, from 1994 to 2003, with an automatic sampler. The stream discharge was calculated from the water level above a 90º V-notch weir using a Global level sensor bubbler. Soil organic C content was analysed by the modified Walkley-Black method. Because of the high cost of DOC analysis for numerous samples, the DOC content was estimated by the relationship obtained between eight stream water samples analysed with a Shimadzu TOC analyser (Shimadzu, Kyoto, Japan) and the corresponding absorbance measured at 254 nm. From the initial year of the project, 1994, the regression used was Y=-0.05 + 32.60 X with an r2 value of 0.58 and a precision of 0.05 mg·L-1.The relationship between the DOC concentration and Q at the Hermine was positive and significant (p < 0.01) when all data were considered (n=1960). Because of the weakness of this relation (r2 =0.12), the stream samples, from 1994 to 2003, were seasonally split into 93 distinct hydrological events: 33 for winter-spring, 34 for summer and 26 for fall. A linear regression model was used to determine, for each event, the slope of the relationship between the DOC concentrations in the stream and Q. To contrast the antecedent conditions of the Hermine watershed, the events from a given season were divided into two groups. The Kruskal-Wallis test was then used to establish the link between the slope of the DOC/Q relationships on the one hand, and the environmental watershed conditions on the other hand: the climatic variables (volume of precipitation during event, mean air and soil temperatures) and the hydrological variables (stream discharge 24 h before the event, soil moisture, and ground water level).The DOC concentrations in the stream varied on an annual, a seasonal and an event basis. For the period 1994 to 2003, the annual mean concentrations, calculated from daily samples, varied from 2.0 to 2.5 mg DOC·L-1. On a seasonal basis, mean daily DOC was higher during the summer and the fall (2.9 and 2.8 mg DOC·L-1 respectively), and lower in the winter-spring (2.1 mg DOC·L-1). The relation between DOC concentrations and Q fluctuated as a function of the seasonal evolution of climatic and hydrological conditions in the Hermine catchment. For winter-spring events, 79% of the events had a DOC/Q slope lower than one. This period was characterised by high streamflow levels and high total DOC fluxes even though the daily mean DOC concentrations were low (2.1 mg DOC·L-1). The volume of precipitation during the event (p =0.041), the mean air temperature (p =0.001) and the soil temperature (p =0.009) were significantly related to the difference between events with slopes lower and higher than one. Indeed the slope of the relation increases when soil temperatures are elevated. When the temperatures are higher, DOC export increases and subsurface flow in soil horizon is enriched in DOC. Under colder temperature, the DOC production is limited and the soluble organic substances stored in soils are leached out the catchment with the high volume of precipitation and with the water coming from the snowmelt. For the summer period, there were 20 events with slopes greater than one against 14 with slopes lower than one. The soil humidity (p =0.039) and the total streamflow 24 h before the event (p=0.0003), were the two variables that significantly distinguished both slope groups. Rapid changes in DOC concentration occur during hydrological events following a long drought period. Under dry conditions, the subsurface flow in soil horizons rich in organic matter, the re-hydration of bed sediments and the hydrophobic behaviour of soil particles can all contribute to the export of very high DOC concentrations, even during small events. The relationships between DOC and Q, for the fall season, were significantly influenced by the volume of precipitation during the event (p =0.031) and the mean soil temperature (p =0.042). The events with the lower slopes showed the highest volume of precipitation during event and the lowest soil temperature. For these events occurring under wet conditions, the water originates essentially from the B and C horizons, and DOC fluctuations are then limited because of the low concentrations of the DOC in these horizons (anionic sorption of soluble organic substances by iron oxides).Best-fit from multiple regressions indicated that 40% of the link between DOC and Q was explained by the soil temperature during the winter-spring period (p =0.0001). For summer, the streamflow 24 h before events accounted for 51% of the variation in DOC/Q relationships (p =0.00001). For the fall period, the volume of precipitation during event and the soil temperature both contributed equally to the DOC/Q relationships (p =0.001). From these results, obtained from a multi-year project, it is clear that the relation between DOC and Q is a function of the variability in the climatic and hydrological watershed conditions. In a context of global warming, it is possible that warmer air temperatures have an effect on soil temperature. Thus, during winter-spring and fall periods, the duration and the intensity of the DOC production in soils will increase and the export of DOC from the watershed to other surface water system could become more important under equivalent or higher streamflow. Higher air temperature also means higher evapotranspiration by the forest during the summer period, and consequently dryer watershed conditions. A low streamflow and a low soil humidity level could be expected and then, brief rain events will sporadically flush the soluble organic carbon accumulated in the soil. The DOC export would be insignificant for that period, but the DOC would reach the highest annual level. The new knowledge on the DOC/Q relationships, at the hydrological event scale, will be added to the accumulated data on the possible effects of global warming on the carbon cycle in forested ecosystems.

Les proliférations nuisibles de la cyanobactérie filamenteuse benthique Lyngbya wollei qui forme des tapis déposés sur les sédiments ont augmenté en fréquence au cours des 30 dernières années dans les rivières, lacs et sources de l'Amérique du Nord. Lyngbya wollei produit des neurotoxines et des composés organiques volatils (géosmin, 2-méthylisobornéol) qui ont des répercussions sur la santé publique de même que des impacts d'ordre socioéconomiques. Cette cyanobactérie est considérée comme un habitat et une source de nourriture de piètre qualité pour les invertébrés en raison de sa gaine robuste et de sa production de toxines. Les proliférations de L. wollei ont été observées pour la première fois en 2005 dans le fleuve Saint-Laurent (SLR; Québec, Canada). Nous avons jugé important de déterminer sa distribution sur un tronçon de 250 km afin d'élaborer des modèles prédictifs de sa présence et biomasse en se basant sur les caractéristiques chimiques et physiques de l'eau. Lyngbya wollei était généralement observé en aval de la confluence de petits tributaires qui irriguent des terres agricoles. L’écoulement d’eaux enrichies à travers la végétation submergée se traduisait par une diminution de la concentration d’azote inorganique dissous (DIN), alors que les concentrations de carbone organique dissous (DOC) et de phosphore total dissous (TDP) demeuraient élevées, produisant un faible rapport DIN :TDP. Selon nos modèles, DOC (effet positif), TP (effet négatif) et DIN :TDP (effet négatif) sont les variables les plus importantes pour expliquer la répartition de cette cyanobactérie. La probabilité que L. wollei soit présent dans le SLR a été prédite avec exactitude dans 72 % à 92 % des cas pour un ensemble de données indépendantes. Nous avons ensuite examiné si les conditions hydrodynamiques, c'est-à-dire le courant généré par les vagues et l'écoulement du fleuve, contrôlent les variations spatiales et temporelles de biomasse de L. wollei dans un grand système fluvial. Nous avons mesuré la biomasse de L. wollei ainsi que les variables chimiques, physiques et météorologiques durant trois ans à 10 sites le long d'un gradient d'exposition au courant et au vent dans un grand (148 km2) lac fluvial du SLR. L'exposition aux vagues et la vitesse du courant contrôlaient les variations de biomasses spatiales et temporelles. La biomasse augmentait de mai à novembre et persistait durant l'hiver. Les variations interannuelles étaient contrôlées par l'écoulement de la rivière (niveau d'eau) avec la crue printanière qui délogeait les tapis de l'année précédente. Les baisses du niveau d'eau et l'augmentation de l'intensité des tempêtes anticipées par les scénarios de changements climatiques pourraient accroître la superficie colonisée par L. wollei de même que son accumulation sur les berges. Par la suite, nous avons évalué l'importance relative de L. wollei par rapport aux macrophytes et aux épiphytes. Nous avons examiné l'influence structurante de l'échelle spatiale sur les variables environnementales et la biomasse de ces producteurs primaires (PP) benthiques. Nous avons testé si leur biomasse reflétait la nature des agrégats d'habitat basées sur l'écogéomorphologie ou plutôt le continuum fluvial. Pour répondre à ces deux questions, nous avons utilisé un design à 3 échelles spatiales dans le SLR: 1) le long d'un tronçon de 250 km, 2) entre les lacs fluviaux localisés dans ce tronçon, 3) à l'intérieur de chaque lac fluvial. Les facteurs environnementaux (conductivité et TP) et la structure spatiale expliquent 59% de la variation de biomasse des trois PP benthiques. Spécifiquement, les variations de biomasses étaient le mieux expliquées par la conductivité (+) pour les macrophytes, par le ratio DIN:TDP (+) et le coefficient d'extinction lumineuse (+) pour les épiphytes et par le DOC (+) et le NH4+ (-) pour L. wollei. La structure spatiale à l'intérieur des lacs fluviaux était la plus importante composante spatiale pour tous les PP benthiques, suggérant que les effets locaux tels que l'enrichissement par les tributaire plutôt que les gradients amont-aval déterminent la biomasse de PP benthiques. Donc, la dynamique des agrégats d'habitat représente un cadre général adéquat pour expliquer les variations spatiales et la grande variété de conditions environnementales supportant des organismes aquatiques dans les grands fleuves. Enfin, nous avons étudié le rôle écologique des tapis de L. wollei dans les écosystèmes aquatiques, en particulier comme source de nourriture et refuge pour l'amphipode Gammarus fasciatus. Nous avons offert aux amphipodes un choix entre des tapis de L. wollei et soit des chlorophytes filamenteuses ou un tapis artificiel de laine acrylique lors d'expériences en laboratoire. Nous avons aussi reconstitué la diète in situ des amphipodes à l'aide du mixing model (d13C et δ15N). Gammarus fasciatus choisissait le substrat offrant le meilleur refuge face à la lumière (Acrylique>Lyngbya=Rhizoclonium>Spirogyra). La présence de saxitoxines, la composition élémentaire des tissus et l'abondance des épiphytes n'ont eu aucun effet sur le choix de substrat. Lyngbya wollei et ses épiphytes constituaient 36 et 24 % de l'alimentation in situ de G. fasciatus alors que les chlorophytes, les macrophytes et les épiphytes associées représentaient une fraction moins importante de son alimentation. Les tapis de cyanobactéries benthiques devraient être considérés comme un bon refuge et une source de nourriture pour les petits invertébrés omnivores tels que les amphipodes., Harmful proliferations of the filamentous cyanobacterium L. wollei forming conspicuous benthic mats on the bottom sediment have been reported with increasing frequency in the last 30 years in rivers, lakes, and springs in North America. It is a known producer of neurotoxins and volatile organic compounds (geosmin, 2-methylisoborneol) thus exerting socioeconomic and public health impacts. Lyngbya wollei is also considered a poor nutritional source for invertebrates because of its robust sheath and toxin production. Proliferation of L. wollei in St. Lawrence River (SLR; Quebec, Canada) was first noticed in 2005. We deemed important to determine its distribution over a 250 km stretch of the SLR to elaborate predictive models of its presence and biomass based on chemical and physical characteristics. Lyngbya wollei was generally found downstream of the inflow tributaries draining farmlands. As enriched waters flowed slowly through submerged vegetation, dissolved inorganic nitrogen (DIN) concentration dropped but dissolved organic carbon (DOC) and total dissolved phosphorus (TDP) remained high, leading to a low DIN:TDP ratio. Models identified DOC (positive effect), TP (negative effect), and DIN:TDP (negative effect) as the most important variables explaining L. wollei distribution. The risk of L. wollei occurrence in the SLR was correctly forecasted in 72%-92% of all cases with an independent data set. We then examined if hydrodynamic conditions, namely currents generated by waves and river flow, control spatial and temporal variations of L. wollei biomass in a large river system. We measured L. wollei biomass together with meteorological, physical, and chemical variables over three years at 10 sites along a gradient of exposure to current and wind in a large (148 km2) fluvial lake of SLR. Wave exposure and current velocity controlled spatial and temporal biomass variations. Biomass increased from May to November and persisted during winter. Interannual variations were primarily controlled by river flow (water level) with spring discharge dislodging mats from the previous year. As anticipated under climate change scenarios, drops in water level and rising storm intensity may lead to an increase in the areas colonized by L. wollei, together with more frequent episodes of mat disruption and beach fouling. Additionally, we evaluated the relative importance of L. wollei with respect to macrophytes and epiphytes. We assessed the influence of the spatial scale in structuring environmental variables and biomass of these benthic primary producers (PP). We also test to which extent their biomass reflected the nature of patches based on ecogeomorphology or the river continuum. To address these two questions, we used a nested design at 3 spatial scales within the SLR: 1) along a 250-km-long upstream-downstream river stretch, 2) among three fluvial lakes located within that river stretch and 3) within each fluvial lake. Environmental factors (conductivity and TP) and spatial structure together explained 59% of the variability in biomass of all three benthic PP. Spatial variability of biomass was best explained by conductivity (+) for macrophytes, DIN:TDP ratio (+) and water extinction coefficient (+) for epiphytes and DOC (+) and NH4+ (-) for L. wollei mats. Within-lake structure was the most important spatial component for all benthic PP, suggesting that local effects, such as enrichment by the inflow of tributaries, rather than upstream-downstream gradients, determined the biomass and composition of benthic PP. Therefore patch dynamics represents a general framework which adequately covers the spatial variability and wide variety of environmental conditions experienced by aquatic organisms found in large rivers. Finally, we investigated the ecological role of L. wollei mats in aquatic ecosystems, especially as a food source and shelter for the amphipod Gammarus fasciatus. We offered amphipods a choice between mats of L. wollei and either chlorophytes or an artificial mat made of acrylic wool in laboratory experiment. Moreover, we reconstructed in situ amphipod diet using mixing model (δ13C and δ15N). Gammarus fasciatus selected the substratum offering the best light refuge (Acrylic > Lyngbya = Rhizoclonium > Spirogyra). Presence of saxitoxins, tissue elemental composition and epiphyte abundance had no significant effect on substratum choice. Lyngbya wollei and its epiphytes constituted 36 and 24% of the in situ diet of G. fasciatus whereas chlorophytes, macrophytes and associated epiphytes represented a less important fraction of its diet. Benthic cyanobacterial mats should be considered a good shelter and food source for small omnivorous invertebrates such as amphipods.