Biogéochimie

agrnddLes écosystèmes subissent ou vont subir des pressions accrues dans les années et décennies à venir. Ces pressions sont liées d'une part au changement climatique et à ses impacts locaux, aux pollutions locales et/ou de grandes échelles. Ces pressions sont liées d'autre part aux demandes croissantes émises par divers groupes socio-économiques pour valoriser les services rendus, notamment par l'augmentation de la production (demande économique), par le renforcement des services de régulation (notamment dans le cadre de politiques d'atténuation du changement climatique et d'amélioration de la qualité de l'air et de l'eau) mais également par la protection de la biodiversité. Nombre de ces demandes sont incompatibles et contradictoires et pourraient avoir des effets opposés. Enfin, l'implantation d'un potentiel Centre Industriel de stockage Géologique des déchets radioactifs nécessite de mieux connaitre les sources éventuelles de perturbations (poussières, éléments radioactifs, ...) ainsi que le cycle des éléments et leurs stocks actuels.

Des efforts de caractérisation de l'état des écosystèmes et des cycles biogéochimiques de l'échelle de la parcelle à celle du territoire/paysage sont d'ores et déjà été engagés. Ils doivent se poursuivre, notamment via certains développements analytiques, et doivent aussi être complétés par le développement d'outils de modélisation combiné à des systèmes expérimentaux permettant de contrôler un ou plusieurs facteurs clés. En effet ces dispositifs et outils sont indispensables pour évaluer la réponse des écosystèmes à diverses perturbations mais aussi pour tester différents scenarios d'adaptation voire d'atténuation de ces perturbations ainsi que pour tester des scenarios de gestion pour optimiser tel ou tel service.

Domaines d'étude

Plusieurs priorités ont été définies au sein de l'axe Biogéochimie.

Etude des éléments traces

  • cycles des éléments d'intérêt pour l'Andra et la communauté internationale (l'Agence internationale de l'énergie atomique, International Union for Radioecology, Bioprota) : Chlore (-36), Sélénium (-79), Iode (-129), Radium (-226), Arsenic, Bore, Mercure ;
  • développement de capacité analytique du Chlore et de ses isotopes dans les différentes matrices environnementales ;
  • quantification des différents pools organiques et inorganiques de chlore et les flux au sein des écosystèmes terrestres ;
  • quantification des flux de volatilisation du chlore, analyse des liens entre les phénomènes de séquestration/volatilisation du carbone dans les sols et la stabilisation/émission des composants organochlorés ;
  • identification du rôle écologique et la part réelle des polychlorodibenzo-p-dioxines et dibenzofuranes (PCDD/F) dans le pool global des organochlorés ;
  • analyse des facteurs microbiologiques dans les flux de volatilisation du chlore.

Connaissance et comparaisons du fonctionnement des écosystèmes (forêt, prairie, culture), rôle du biologique

  • Approche multi-échelles de la parcelle au bassin versant des concentrations, stock et flux de carbone, d'azote, de phosphore, de potassium, etc ;
  • Etudes de processus : Effets de la spéciation sur la biodisponibilité, le rôle de la MO et des micro-organismes, et/ou l'impact de la volatilisation ;
  • Etude de l'effet des conditions climatiques et édaphiques, de l'âge, du régime, de la structure et composition du peuplement forestier sur les flux aux interfaces végétation-atmosphère-sol.

Couplage des cycles

  • Etude des interactions entre cycle du carbone, cycle de l'azote et cycle de l'eau
  • Etudes combinées des cycles des éléments « interchangeables » (par exemple, potassium et sodium)
  • Etude des relations entre cycle du carbone et cycle du chlore et étude du lien entre les phénomènes de séquestration/volatilisation du carbone dans les sols et la neutralisation/émission des composants organochlorés.

Changement d'échelles

  • Analyser les processus d'intégration des flux et stocks à différentes échelles spatiales et développer des méthodes de passage d'évaluations d'« écosystème type » à des mosaïques d'écosystème ;
  • Etudier comment effectuer un changement d'échelle depuis la parcelle au bassin versant ; comment intégrer des écosystèmes « types » (dont l'étude est principalement individualisée) à des mosaïques d'écosystèmes à l'échelle paysagère ;
  • Etudier l'effet des changements d'utilisation des sols et l'historique de ces sur le fonctionnement géochimique et biologique ;
  • Etudier comment distinguer les effets de perturbations de temps courts (expérimentations et perturbations liées aux activités industrielles) imbriquées dans des évolutions lentes « naturelles » ou à des forçages plus lent.

Etudes disponibles ou en cours

Influence des retombées atmosphériques particulaires sur les cycles biogéochimiques des écosystèmes forestiers de l'Observatoire Pérenne de l'Environnement de Meuse/Haute Marne.

 

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