Caractérisation et transfert des contaminants organiques et inorganiques dans les lacs de haute altitude des Alpes françaises

Les lacs de haute montagne ont longtemps été considérés comme des environnements pristines comme si leur éloignement de toute activité humaine les protégeait de toute contamination. Cette perception est toutefois remise en question par plusieurs études montrant la présence de contaminants chimiques dans ces zones éloignées. De nombreux polluants organiques persistants (POP) ont été retrouvés dans des régions polaires et dans quelques lacs de haute montagne, associés aux effets des retombées atmosphériques directs de gaz, d'aérosols et de particules, ainsi que de la libération de matériaux stockés dans des compartiments de la cryosphère, notamment les glaciers, les glaciers rocheux et le pergélisol. Ainsi, leurs concentrations dans les lacs d’altitude peuvent parfois dépasser celles des lacs de plaine. Ces contaminants constituent une menace majeure pour les lacs de haute altitude et leurs communautés aquatiques constituées principalement de microorganismes, de phyto- et de zoo-plancton, de macroinvertébrés et de quelques espèces d’amphibiens ou de poissons.

Le sujet de thèse proposé vise à caractériser l’ensemble des contaminants organiques et inorganiques présents dans 9 lacs de haute-altitude localisés dans la partie française de la chaîne alpine, répartis entre le Parc Naturel Régional du Queyras et les Parcs Nationaux des Ecrins et du Mercantour. Les données chimiques obtenues seront corrélées à un ensemble de données biologiques collectées dans le cadre d’un projet de recherche sur ces lacs de haute-altitude. Ce projet de recherche vise également à analyser les contaminants retrouvés dans les compartiments neige, sédiments et biote (essentiellement les poissons) afin d’établir les transferts en contaminants et déterminer des facteurs de bioaccumulation le long de la chaîne trophique dans ces lacs.

Les contaminants organiques, métalliques et inorganiques seront caractérisés par des approches ciblées et non ciblées (pour les organiques). Dans l’eau et la neige, une discrimination de la présence de ces composés entre la phase dissoute et particulaire sera réalisée. Les composés organiques et les métaux et métalloïdes identifiés dans l’eau et les sédiments seront recherchés spécifiquement dans les poissons. Les contaminants organiques et inorganiques (métaux et métalloïdes) seront analysés dans les compartiments eau/neige, sédiments et poissons :

• par analyse chromatographique couplée à la spectrométrie de masse (LCQTof-MS et Orbitrap-LC-MS) pour les composés organiques, après extraction/préconcentration sur cartouche ou assistée par solvant (ASE),
• par ICPMS pour les inorganiques, directement en phase dissoute après acidification ou par LC-ICP-MS pour les complexes organométalliques (spéciation en phase dissoute), ou après minéralisation acide (eau régale)  assistée par microondes en phase solide (sédiments et phase particulaire (métaux pseudo-totaux), et poissons), ou après extractions chimiques séquentielles (spéciation dans les sédiments).

Les valeurs de concentrations déterminées dans les poissons, l’eau et les sédiments prendront en compte les différentes classes de taille et d'âge, et le poids sec, pour établir des facteurs de bioaccumulation (bioconcentration). Les analyses seront effectuées de préférence sur les ombles chevaliers (Salvelinus alpinus) qui se reproduisent et passent toute leur vie dans le lac.

Ce sujet de thèse comportera donc 4 volets principaux :

-  Mise au point des différentes méthodes analytiques incluant les étapes d’extraction, de préconcentration des différentes molécules organiques ciblées (HAP, PCB, certains pesticides et PFAS) dans les différents compartiments.

- Campagnes d’échantillonnages : trois campagnes de prélèvements et de mesures seront effectuées sur chaque lac : fin printemps – début été (fin juin – début juillet); fin de saison estivale (septembre); pleine période hivernale (février).

-  Réalisation des analyses, interprétation des données, cartographies chimiques des lacs.

- Interpolation des données chimiques acquises avec les données biologiques obtenues par les partenaires associés au projet de recherche.

Le Laboratoire de Chimie de l'Environnement (LCE) est une Unité Mixte de Recherche (UMR7376) ayant pour tutelles l'Université Aix-Marseille et le CNRS (Institut National de Chimie). Il est localisé sur le campus St Charles à Marseille où il dispose d'un bâtiment qui lui est propre (Bâtiment 10) et d'une antenne sur le campus de l'Arbois (Aix-en-Provence) au contact des unités de l'Observatoire des Sciences de l'Univers (OSU Pythéas) avec lesquelles de nombreux liens sont établis.

Le domaine d'activité du LCE concerne i) la détermination des cinétiques et des mécanismes chimiques et photochimiques de transformation et de transfert des contaminants dans l'air, l'eau et les sols ainsi que ii) le développement de méthodes analytiques innovantes pour l'analyse en flux et en continu des contaminants dans l'air et dans l'eau.

Le LCE est structuré en deux équipes:

- Instrumentation et Réactivité Atmosphérique (IRA) : Elle focalise son activité sur l'étude du comportement de l'aérosol dans la troposphère et les conséquences de sa réactivité sur la chimie des systèmes atmosphériques.

- Transfert Réactivité et Analyse des Micropolluants dans l' Environnement (TRAME) : Les activités de l'équipe visent à étudier le devenir bio-physico-chimique des contaminants, à identifier les sources de contamination de l'environnement et à développer les outils méthodologiques et analytiques nécessaires au suivi de ces contaminants.

Le/la candidat(e) recherché(e) devra être titulaire (ou en cours) d’un master de chimie analytique ou de chimie de l’environnement (Mention Bien minimum). Il/elle doit avoir le gout pour la recherche exploratoire et le travail en équipe, et posséder de solides connaissances en chimie analytique (notamment techniques chromatographiques couplées à la spectrométrie de masse). Des connaissances en sciences de l’environnement ou en écologie seront un plus, ainsi qu'un attrait pour les campagnes de terrain et le travail en interdisciplinarité.