La réactivité des bassins de phosphore particulaire dissous et en suspension diminue avec la distance en aval dans le fleuve Jaune.

Communications Terre & Environnement volume 4, Numéro d'article : 294 (2023) Citer cet article

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Le fleuve Jaune est une source potentiellement importante de phosphore d'origine terrestre pour la mer de Bohai, limitée en phosphore. Cependant, les variations saisonnières des concentrations, de la répartition et de la biodisponibilité du phosphore dissous et particulaire le long du fleuve Jaune sont mal limitées. Ici, nous mesurons le phosphore particulaire dissous et en suspension dans 72 stations depuis la source jusqu'à l'estuaire du fleuve Jaune pendant la saison des pluies en 2020 et la saison sèche en 2021. Les concentrations moyennes de phosphore total, de phosphore total dissous et de phosphore réactif dissous étaient plus élevées dans la saison des pluies que la saison sèche. L'analyse avec fractionnement séquentiel a indiqué que généralement le phosphore associé au carbonate de calcium dominait le pool de particules en suspension. Cependant, la teneur en phosphore et la contribution relative du phosphore lié au fer dans les particules en suspension ont augmenté pendant la saison sèche, suggérant des variations saisonnières de la biodisponibilité. La réactivité des réservoirs de phosphore a diminué de la source à l'estuaire, ce qui suggère un faible potentiel d'exportation de phosphore biodisponible vers la mer de Bohai.

Le phosphore (P) est un nutriment essentiel pour les organismes aquatiques, et c'est également un polluant courant s'il est excessif dans l'écosystème. Les zones côtières ont connu une expansion économique remarquable depuis la révolution industrielle. De grandes quantités de phosphore ont été transportées vers la zone côtière en raison des émissions industrielles, du ruissellement d'engrais chimiques et du fumier animal provenant des terres agricoles, polluant gravement certaines mers au large1. Il a été estimé qu’entre 1999 et 2018, l’apport anthropique net total de P provenant des sept principaux systèmes fluviaux vers la zone côtière et l’océan était de 206 464,8 kg P km−2 en Chine2. L’apport de phosphore peut fournir des éléments nutritifs permettant aux organismes marins de survivre, mais un apport excessif de phosphore peut déclencher une prolifération d’algues nuisibles et menacer la santé de l’écosystème3. Il est possible que ces deux conditions se produisent à des saisons différentes dans une même rivière. Par conséquent, il est important d’explorer l’effet de l’apport de P provenant des rivières saisonnières, depuis la source jusqu’à la zone côtière.

Le fleuve Jaune possède la plus forte concentration de particules en suspension (MPS) au monde et transporte de grandes quantités de particules fluviales vers l'océan côtier4. Le P est souvent enrichi sur les SPM de granulométrie inférieure à 63 µm et est transporté associé au SPM5. En effet, il a été rapporté que l’augmentation de la teneur en particules fines dans le SPM augmente le flux de P vers l’estuaire du bassin du fleuve Jaune6. Le fleuve Jaune est un fleuve saisonnier, avec une grande variabilité des précipitations, de la concentration de particules fines et du débit entre les saisons des pluies et la saison sèche. Des études ont montré que le fleuve Jaune reçoit plus de 50 % de ses précipitations toute l’année en été, alors qu’il n’en reçoit qu’environ 3 % en hiver7. Cependant, au cours des dernières décennies, la concentration de SPM dans le fleuve Jaune a considérablement diminué en raison du changement climatique et de l'intervention humaine, comme la construction de barrages, la conservation des sols et de l'eau et le détournement de l'eau8, avec des implications potentielles sur l'équilibre des nutriments et l'état trophique du fleuve Jaune. la mer de Bohai9. La plupart des études se sont concentrées sur le transport du P vers la mer de Bohai depuis le cours inférieur du fleuve Jaune et son delta. Cependant, la manière dont les réservoirs de phosphore varient en taille et en composition le long du fleuve Jaune et entre les saisons fait défaut, malgré leur importance potentielle dans la prévision des apports fluviaux de P dans la mer de Bohai.

La méthode d’étalons, de mesures et d’essais (SMT) et la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire de la solution 31P (RMN-31P) sont couramment utilisées pour l’analyse du P dans les sédiments10,11. La méthode SMT peut diviser le P des sédiments en P inorganique extractible par NaOH (NaOH-P), en P inorganique extractible par HCl (HCl-P) et en P organique (OP)12. NaOH-P représente le P lié au fer-manganèse-aluminium (Fe/Mn/Al-P) ; HCl-P représente le P associé au carbonate de calcium (Ca-P). Cependant, cette méthode ne peut déterminer que la quantité totale de P organique dans les sédiments, mais pas la composition et la forme spécifiques du P organique. Alors que la spectroscopie RMN 31P permet une analyse rapide et précise de la composition et de la forme spécifiques du P organique dans les sédiments13. . Les composés P présents dans les sédiments peuvent être classés par spectroscopie RMN 31P en six catégories, à savoir le phosphonate (Phos-P), l'orthophosphate (Ortho-P), le monoester d'orthophosphate (Mono-P), le diester d'orthophosphate, le pyrophosphate (Pyro-P). et polyphosphate (Poly-P)14.