Soixante annees d'evolution des concentrations atmospheriques en mercure elementaire gazeux reconstruites grâce aux archives glaciaires du Groenland - TEL - Thèses en ligne Access content directly
Theses Year : 2007

Evolution of the concentrations of elemental gaseous mercury in the atmosphere since 1950 reconstructed from the polar archive of Greenland

Soixante annees d'evolution des concentrations atmospheriques en mercure elementaire gazeux reconstruites grâce aux archives glaciaires du Groenland

Abstract

Mercury, a toxic metal emitted to the environment via both natural and anthropogenic sources, is found generally in the elementary gaseous form (Hg°) in the atmosphere. The natural cycle of this pollutant has been perturbed by humans for some time, however the importance of these alterations remains as yet poorly characterised. The air from polar firn constitutes a historical record of the atmosphere's composition which has, until now, never been used to study the mercury cycle. In 2005 and 2006 at Summit, Central Greenland, we observed reactive mercury chemistry in the first three metres of the snowpack, which translated to daily and seasonal variations in Hg° concentrations in the interstitial air of the snow. However, we determined that these processes do not affect the atmospheric records in deep firn. We measured Hg° concentrations in the interstitial air of the firn at Summit at depths between 15 and 79,5 metres and were able to establish a transfer function. This function was then used to reconstruct past atmospheric Hg° concentrations in mid to high northern latitudes from 1950 to the present. The reconstructed signal illustrates a maximum of ~3 ng.m-3 in ~1970 and reproduces the stability in atmospheric mercury concentrations observed since 1995. Our model also highlights the strong influence of human activities on atmospheric mercury concentrations. The atmosphere, a highly active chemical sink for atmospheric mercury, allows for a rapid transfer of this pollutant to other oceanic and continental reservoirs where it can be deposited in divalent forms which become available for methylation and subsequently, the contamination of ecosystems.
Le mercure est un métal toxique émis dans l'environnement par des sources naturelles et anthropiques, et se retrouve dans l'atmosphère majoritairement sous forme élémentaire gazeuse (Hg°). Le cycle naturel de ce polluant a été durablement perturbé par l'Homme, et l'importance de ces perturbations est mal caractérisée à ce jour. L'air des névés polaires contient un enregistrement de la composition passée de l'atmosphère qui n'a jamais été utilisé pour l'étude du cycle du mercure. En 2005 et 2006 à Summit, Groenland Central, nous avons observé une réactivité chimique du mercure dans les trois premiers mètres de neige de surface, se traduisant par des variations journalière et saisonnière des concentrations en Hg° dans l'air interstitiel. Cependant, nous avons montré que ces processus n'affectaient pas l'enregistrement atmosphérique contenu dans le névé profond. Nous avons mesuré les concentrations en mercure élémentaire gazeux dans l'air du névé entre 15 et 79,5 mètres de profondeur, et avons pu établir la fonction de transfert pour Hg° au site de Summit. Cette dernière à alors été utilisée pour reconstruire les concentrations passées de l'atmosphère de Hg° aux moyenne et hautes latitudes nord depuis 1950. Le signal reconstruit montre un maximum à ~3 ng.m-3 en ~1970, et reproduit la stabilité des concentrations observées depuis 1995. Notre modèle met en évidence l'influence forte des émissions humaines sur le contenu en mercure de l'atmosphère. Le puits chimique atmosphérique de Hg° est très actif et permet de fait un transfert rapide du mercure depuis le réservoir atmosphérique vers les réservoirs océaniques et continentaux. Déposé sous formes divalentes, il devient alors disponible pour la méthylation et postérieurement la contamination des écosystèmes.
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Dates and versions

tel-00202444 , version 1 (06-01-2008)

Identifiers

  • HAL Id : tel-00202444 , version 1

Cite

Xavier Faïn. Soixante annees d'evolution des concentrations atmospheriques en mercure elementaire gazeux reconstruites grâce aux archives glaciaires du Groenland. Océan, Atmosphère. Université Joseph-Fourier - Grenoble I, 2007. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00202444⟩
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