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de Recherche, CNRS, Lab des Sciences du Climat et l'Environnement, UMR 8212 Président : M Lionel DENIS, Professeur, Université de Lille 1, Laboratoire la base de données OSUR (http://osur eau-loire-bretagne fr/ exportosur/Accueil) Ash at 550 °C, then 1 mol l Proc Natl Acad Sci U S A 110:18185-18189

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31 déc 2018 · CNRS, Lab des Sciences du Climat et l'Environnement, UMR 8212 Président : M Lionel DENIS, Professeur, Université de Lille 1, la base de données OSUR (http://osur eau-loire-bretagne fr/exportosur/Accueil) Ash at 550 °C, then 1 mol l-1 HCl, 12 h Proc Natl Acad Sci U S A 110:18185-18189

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maternelle - Benelhadj, Professeure - BENELKADI, Agent d'accueil Quinet, Mcf IEP Lille - Catherine richard, Professeure des ecoles - Catherine Siefert, DPIP Colin Thibaut, Enseignant - Coline Rozerot , Prof HG académie Nice - Colinet, enseignante référente ASH - Guillaume MANGENOT, Professeur des écoles 

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12 nov 2019 · 09:55 - 10:00 MOT D'ACCUEIL DU PRÉSIDENT DE LA SFIS LSCE, UMR 8212 CEA, CNRS, UVSQ, Université Paris-Saclay, Lille, Lille, FRANCE 4 Melnikov Permafrost Institute, Russian Academy of Sciences, Yakutsk, Russie and isotopic composition of industrial ash during simulated cloud

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15 juil 2008 · Le dispositif d'accueil de la petite enfance est structuré en une offre sorties de MIE et d'une meilleure articulation avec les dispositifs de droit commun ( Depuis le 4ème trimestre 2015 un renouvellement tacite des droits d'ASH est Lille, Ecole d'architecture Paris La Villette, Ecole du paysage de Blois, 

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ISSN : °°73-8212 : ~ t ~ l corde d'Allah, le Généreux, le Bienveillant], Dakar, IFAN-CAD, Fonds Cheikh Moussa tionnels dans une sorte d'indirect mIe à la française ash-shakür, de Mul:tammad al-Bartayli (ou BurtulI), composé à l'orée du Enseignant à l'Université de Paris V et de Lille l, il vient de publier sa thèse

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30 nov 2012 · également laboratoire d'accueil pour les enseignants- chercheurs de l'Ecole de l'académie nationale de médecine en 2008 fique de la MESHS de Lille • G Morel est Ashley R Matteotti and SW Ashley eds, Springer-Verlag 2011, p Pancreato-Biliary Surgery— ;Atlas of Procedures Sous la 

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THESE DE DOCTORAT DE

L'UNIVERSITE DE NANTES

Comue Université Bretagne Loire

École Doctorale n° 598

Sciences de la Mer et du littoral

Spécialité : " Écologie et Chimie Marine »

Par Widya RATMAYA

Rôle des sédiments dans le cycle des nutriments et impacts sur

Thèse présentée et soutenue à

Unité de recherche : Laboratoire Environnement Ressources Morbihan/Pays de la Loire, Ifremer

Centre Atlantique

Mer Molécules Santé EA 2160, Faculté des Sciences et des Techniques,

Université de Nantes

Thèse N°:

Rapporteurs avant soutenance :

M. Christophe RABOUILLE, Directeur de Recherche, CNRS, Lab. des Sciences du Climat et l'Environnement, UMR 8212

Mme Patricia BONIN, Directrice de Recherche, CNRS, Institut Méditerranéen

Composition du Jury :

Président : M. Lionel DENIS,

Examinateurs : Mme Anniet M LAVERMAN, Chargée de Recherche, HDR, CNRS, Université Rennes 1, UMR 6553

Dir. de thèse : M. Laurent BARILLÉ, Professeur, Université de Nantes, Mer Molécules Santé EA 2160

Co-dir. de thèse : M. Philippe SOUCHU, Cadre de Recherche, HDR, IFREMER Mme Françoise ANDRIEUX-LOYER, Cadre de Recherche, IFREMER

Invité(s)

Mme Nathalie COCHENNEC-LAUREAU, Cadre de Recherche, HDR, IFREMER

Rôle des sédiments dans le cycle des

nutriments et impacts sur

Avant-propos

Cette thèse a été réalisée dans le cadre du projet DIETE (DIagnostic ETendu de

Eutrophisation), co-financée -Bretagne (M. Philippe FERA) . Elle a aussi bénéficié du soutien financier d bourse de thèse co- financée par et la région des Pays de la Loire.

Ce travail a été valorisé à travers des publications en préparation pour des journaux

internationaux à comité de lecture, des communications orales et en posters dans des congrès nationaux et internationaux.

Publications

Ratmaya W, Soudant D, Salmon-Monviola J, Cochennec-Laureau N, Goubert E, Andrieux-Loyer F, Barillé L, Souchu P. Reduced phosphorus loads from the Loire and Vilaine Rivers were accompanied by increasing eutrophication in Vilaine Bay (South

Brittany, France). Soumis à Biogeosciences.

Ratmaya W, Laverman AM, Akbarzadeh Z, Andrieux-Loyer F, Cochennec-Laureau N, Barillé L, Souchu P. Seasonal variations of benthic nitrogen fluxes and related sediment-water nitrogen budget in a eutrophic coastal ecosystem (Vilaine Bay, France).

Soumis à Biogeochemistry.

Ratmaya W, Andrieux-Loyer F, Laverman AM, Cochennec-Laureau N, Barillé L, Souchu P. Seasonal dynamics of benthic diagenetic transformation of phosphorus and associated phosphate fluxes: implication to eutrophication in a coastal ecosystem (Vilaine Bay, France). En préparation pour Science of the Total Environment.

Rapports

Souchu P, Ratmaya W, Soudant D, Goubert E, Neveu T, Barillé AL, Grouhel-Pellouin A, Andrieux-Loyer F, Le Merrer Y, Collin K, Fortune M, Chauvin J, Retho M, Gabellec R, Salmon-Monviola J, Truquet I, Cochennec-Laureau N (2015). Diagnostic Etendu de et bilan sur les besoins en informations nouvelles. Rapport pour AELB, 91p. Souchu P, Cochennec-Laureau N, Ratmaya W, Retho M, Andrieux-Loyer F, Le Merrer baie de Vilaine. Rapport pour AELB, 111p. Souchu P, Cochennec-Laureau N, Ratmaya W, Retho M, Andrieux-Loyer F, Le Merrer Y, Barille L, Barille A-L, Goubert E, Plus M, Laverman A (2018). Diagnostic étendu de

l'eutrophisation (DIETE). Rôle des sédiments dans le cycle des nutriments et impacts

sur l'eutrophisation de la baie de Vilaine (2014-2017). Rapport de contrat pour AELB (période 2014-2017), 237 p.

Communication orale et en poster

Ratmaya W, Souchu P, Salmon-Monviola, Soudant D, Goubert E, Cochennec-Laureau N (2015) Long term comparison of nutrient concentration in the Vilaine Bay with nutrient inputs from the Vilaine River: presumption of additional internal sources during summer months. EMBS, Alfred Wegener Institute, 25 September 2015, Helgoland (Allemagne). Ratmaya W, Andrieux-Loyer F, Caradec F, Laverman AM, Cochennec-Laureau N, Barillé L, Souchu P (2017) Dynamics and bioavailability of phosphorus in sediments of the Vilaine Bay. 14th International Symposium on the Interactions between Sediments and Water, 17-22 June 2017, Taormina (Italie). Ratmaya W, Souchu P, Soudant D, Salmon-Monviola J, Cochennec-Laureau N, Goubert E, Andrieux-Loyer F, Barille L (2017). L'abattement du phosphore dans la

Loire et la Vilaine s'est accompagné d'une aggravation de l'eutrophisation dans la Baie

de Vilaine. Colloque de prospective Surfaces et Interfaces Continentales et Ecosphère : Quelles priorités pour la recherche ? 9 oct. 2017 - 31 déc. 2018 CNAM, Paris, France.

Remerciement

Je voudrais tout a profonde gratitude à M. Laurent Barillé, M. Philippe Souchu et Mme Françoise Andrieux-Loyer, mes directeurs et encadrants de accordée, votre grande disponibilité, votre grand enthousiasme, votre grande patience, et le plan professionnel et personnel. Je souhaiterais ensuite remercier M. Christophe Rabouille et Mme Patricia Bonin,

porté à mon travail, pour votre travail de lecture et de critiques constructives sur cette

thèse. Votre expertise sur ce travail me sera grandement profitable. Je voudrais remercier évidemment aussi Mme Nathalie Cochennec- permis de réaliser mon travail de thèse au sein du Laboratoire Environnement/Ressource Morbihan-Pays de la Loire (Ifremer LER/MPL). Un très du LER/MPL pour toutes vos aides pendant mes

quatre années de thèse, les prélèvements sur le terrain, tous les travaux de mesures et

: Yoann Le Merrer, Karine Collin, Mireille Fortune, Michaël Retho, Jean-François Bouget, Noemie Delaplanque, Thibault Dinet, Gwenaël Bellec, Raoul Gabellec, Soazig Manach, Isabelle Truquet, Jacky Chauvin, Françoise Bonneau, Guylaine Le Mouroux, Alice Mellor, Elisabeth Abily, Lucie Bizzozero, Mathilde Scaphira, Olivier Pierre-Duplessix, Anne Schmitt. DYNECO/PELAGOS) pour leurs aides pendant les missions de terrain et le travail en laboratoire : Florian Caradec, Clémence Caulle, Anne Daniel, Sophie Schmitt, Martin

Plus, Julien Quere, Agnes Youenou.

Je remercie évidemment aussi l'équipe du Laboratoire Mer Molécules Santé (MMS EA

2160), Université de Nantes : Anthony Le Bris, Lorenço Ribeiro, Philippe Rosa pour

vos aides sur l'analyse des pigments. Un grand merci aussi à l'équipe Bio-Littoral :

Anne Laure Barillé et ses collègues pour le comptage de la macrofaune. Je remercie aussi Dominique Soudant (Ifremer Vigies) pour les traitements des données hydrologiques et Jordy Salmon-Monviola (INRA/Agrocampus Ouest) pour la collaboration sur le premier papier. Je voudrais remercier à nouveau Anniet Laverman et Philippe Souchu de m'avoir donné opportunité de me familiariser avec la modélisation " RTM » et de travailler avec Zahra Akbarzadeh, ainsi que de rencontrer Pr Philippe Van Cappellen (Ecohydrology

Group, Université de Waterloo, Canada).

Je remercie l'équipe du Laboratoire Géosciences Marines et Géomorphologie du Littoral, UMR CNRS DO/IUEM 6538 Université de Bretagne Sud, Vannes : Evelyne Goubert, Vincent Soulier, Tifenn Neveu, Valérie Le Cadre, Mathieu Mombrun, Patrick Guyomard, Thierry Garlan, de m'avoir aidé sur le terrain et au laboratoire, ainsi que ues sédimentaires. Je remercie notre capitaine du bateau : Ludovic Helias, nos plongeurs : Yoann Le Merrer, Jean-François Bouget, Ludovic Boucher, Sebastien Petton, pour aides pendant les prélèvements. Je remercie Nadège Bely (Ifremer BE-LBCO) et Corinne Sinquin (Ifremer BRM- LEMMMB) pour le traitement des échantillons, Ewa Lukomska (Ifremer BRM-LPBA)

Enfin, je me permets de répéter que tout ce travail n'aurait jamais été réalisé sans vos

aides et vos soutiens, encore je vous remercie infiniment.

Sommaire

Chapitre I Introduction générale ............................................................................................ 1

1.1 Contexte général de la problématique ........................................................................... 3

1.2 ............................................................................................................ 4

1.3 Restauration des écosystèmes aquatiques concernés par l'eutrophisation .................... 9

1.3.1 Apports ponctuels et diffus de nutriments .......................................................... 9

1.3.2 -mer ...... 9

1.3.3 ................................ 10

1.4 Cycles biogéochimiques des nutriments dans les écosystèmes côtiers....................... 11

1.4.1 Sources des nutriments dans les écosystèmes côtiers ....................................... 11

1.4.2 Transformation des nutriments dans les écosystèmes côtiers........................... 12

1.4.3 -sédiment ...................................................... 13

1.4.4 -sédiment ................................................ 14

1.4.5 Cycle du silicium .............................................................................................. 16

1.5 Recyclage interne des nutriments et eutrophisation .................................................... 16

1.6 Questions et objectifs de la thèse ................................................................................ 20

1.7 Organisation de la thèse .............................................................................................. 21

................................................................................................. 23

2.1 ................................................................................................................ 25

2.1.1 La Loire et la Vilaine ........................................................................................ 25

2.1.2 Secteur côtier Loire-Vilaine ............................................................................. 26

2.2 Séries temporelles des données hydrologiques ........................................................... 28

2.2.1 Nutriments et phytoplancton dans les eaux fluviales et côtières ...................... 28

2.2.2 Traitement des séries hydrologiques ................................................................ 29

2.3 .................................................. 31

2.3.1 Prélèvements ..................................................................................................... 31

2.3.2 Mesure des flux benthiques au laboratoire ....................................................... 33

2.3.3 Extraction des eaux interstitielles des sédiments .............................................. 34

2.3.4 Nitrification....................................................................................................... 34

2.3.5 Réduction des nitrates ....................................................................................... 35

2.3.6 Analyses et mesures.......................................................................................... 36

2.3.7 Traitements des données ................................................................................... 43

2.3.8 Modélisation ..................................................................................................... 44

Chapitre III Évolution à long-

Loir/Vilaine-baie de Vilaine et conséquences pour la restauration de la baie de Vilaine 49 Reduced phosphorus loads from the Loire and Vilaine Rivers were accompanied by

increasing eutrophication in Vilaine Bay (South Brittany, France) .................................. 51

3.1 Introduction ................................................................................................................. 52

3.2 Material and Methods.................................................................................................. 53

3.2.1 Sites................................................................................................................... 53

3.2.2 Long-term monitoring dataset: rivers, Vilaine Bay, Bay of Biscay ................. 54

3.2.3 Data pre-processing .......................................................................................... 57

3.2.4 Time-series analyses ......................................................................................... 58

3.3 Results ......................................................................................................................... 61

3.3.1 River trends....................................................................................................... 61

3.3.2 Vilaine Bay (VB) trends ................................................................................... 69

3.4 Discussion ................................................................................................................... 74

3.4.1 The Loire/Vilaine Vilaine Bay continuum .................................................... 74

3.4.2 Phytoplankton in river and coastal waters ........................................................ 75

3.4.3 Nutrient trends in rivers .................................................................................... 76

3.4.4 Nutrient trends in coastal waters....................................................................... 77

3.4.5 Implication for nutrient management ............................................................... 79

3.5 Conclusion and perspective......................................................................................... 79

: préservation ou

élimination ? ............................................................................................................................ 81

Nitrogen fluxes at the sediment-water interface in a eutrophic coastal ecosystem (Vilaine Bay, France), in relation to riverine inputs and phytoplankton blooms ........................... 83

4.1 Introduction ................................................................................................................. 84

4.2 Material and methods .................................................................................................. 87

4.2.1 Study area ......................................................................................................... 87

4.2.2 Sediment core sampling.................................................................................... 87

4.2.3 Hydrobiological parameters in the water column............................................. 87

4.2.4 Sediment characteristics and porewater extraction........................................... 88

4.2.5 Benthic DIN fluxes ........................................................................................... 89

4.2.6 Nitrification and potential NO3- reduction........................................................ 89

4.2.7 Analytical methods ........................................................................................... 90

4.2.8 Reactive Transport Model ................................................................................ 95

4.3 Results ......................................................................................................................... 99

4.3.1 Hydrobiological conditions .............................................................................. 99

4.3.2 Sediment characteristics ................................................................................. 101

4.3.3 Oxygen and DIN porewater profiles............................................................... 104

4.3.4 DIN fluxes at the SWI .................................................................................... 105

4.3.5 Reaction rates of N transformation ................................................................. 106

4.3.6 Sensitivity analysis ......................................................................................... 108

4.4 Discussion ................................................................................................................. 109

4.4.1 Benthic N fluxes and process rates in Vilaine Bay......................................... 109

4.4.2 Response of benthic N processes to water column dynamics ........................ 112

4.4.3 Link between benthic N fluxes and riverine NO3- inputs in Vilaine Bay....... 113

4.5 Conclusion and perspectives ..................................................................................... 115

Chapitre V Recyclage benthique du phosphore dans la baie de Vilaine : spéciation,

transformation et préservation............................................................................................ 117

Dynamics of benthic diagenetic transformation of phosphorus and associated dissolved inorganic phosphorus fluxes: implication to eutrophication in a coastal ecosystem

(Vilaine Bay, France) ............................................................................................................ 119

5.1 Introduction ............................................................................................................... 120

5.2 Material and methods ................................................................................................ 121

5.2.1 Study area ....................................................................................................... 121

5.2.2 Sediment core sampling.................................................................................. 122

5.2.3 Water column measurement ........................................................................... 122

5.2.4 Porewater and sediment treatments ................................................................ 122

5.2.5 Benthic fluxes of DIP ..................................................................................... 123

5.2.6 Phosphorus speciation .................................................................................... 124

5.2.7 Analytical methods ......................................................................................... 124

5.2.8 Early diagenetic modeling .............................................................................. 124

5.3 Results ....................................................................................................................... 129

5.3.1 Bottom water chemistry.................................................................................. 129

5.3.2 Solid-phase P fractionation ............................................................................. 131

5.3.3 DIP porewater profile and fluxes.................................................................... 131

5.3.4 Fe2+ porewater profile and Fe2+:DIP ratio ...................................................... 132

5.3.5 Model application ........................................................................................... 132

5.3.6 P transformation rates ..................................................................................... 133

5.4 Discussion ................................................................................................................. 133

5.4.1 Benthic P transformations in Vilaine Bay ...................................................... 134

5.4.2 DIP production in sediments and fluxes at the SWI ....................................... 138

5.4.3 Impact of DIP internal release on eutrophication in Vilaine Bay................... 139

5.5 Conclusion and perspective....................................................................................... 141

Chapitre VI Synthèses et perspectives ................................................................................ 143

6.1 Synthèse .................................................................................................................... 145

6.1.1 Eutrophisation de la baie de Vilaine ............................................................... 147

6.1.2 Recyclage benthique des nutriments .............................................................. 149

6.1.3 Conclusion générale........................................................................................ 154

6.2 Perspectives ............................................................................................................... 155

6.2.1 ... 155

6.2.2 Impact des processus biogéochimiques sédimentaires sur la nature du premier

nutriment limitant dans la baie de Vilaine ...................................................... 155

6.2.3 Intégration des processus biogéochimiques sédimentaires dans le modèle ECO-

MARS3D......................................................................................................... 156

Références bibliographiques ................................................................................................ 159

Annexes .................................................................................................................................. 175

Annexe A Déroulement du travail ........................................................................ 177

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