Phosphorus speciation in a eutrophic lake by 31P NMR.

Read, E.K., Ivancic, M., Hanson, P., Cade-Menun, B.J., et McMahon, K.D. (2014). « Phosphorus speciation in a eutrophic lake by 31P NMR. », Water Research, 62, p. 229-240. doi : 10.1016/j.watres.2014.06.005  Accès au texte intégral (en anglais seulement)

Résumé

Pour les lacs eutrophes, les concentrations de phosphore (P) mesurées par les méthodes standard sont bien documentées, mais elles renseignent peu sur les diverses formes de phosphore englobées dans les définitions de ce qui est mesuré par ces méthodes. Le P dissous (PD) et le P particulaire (PP) constituent des réservoirs de P importants mais rarement caractérisés. Dans cette étude temporelle novatrice sur la dynamique du P en milieu aquatique, nous avons caractérisé des échantillons d’eau du lac Mendota (Wisconsin, États Unis) au moyen de la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire du phosphore 31 (RMN du 31P) durant la saison d’eau libre de 2011. Diverses formes de P organiques et inorganiques ont été détectées dans les fractions dissoutes et particulaires : orthophosphate, monoesters d’orthophosphate, diesters d’orthophosphate, pyrophosphate, polyphosphate et phosphonates. La biomasse du phytoplancton, la température, la teneur en oxygène dissous et la clarté de l’eau étaient corrélées dans le temps avec les changements dans les proportions relatives des fractions de P. La concentration de P particulaire peut servir d’indicateur de celle du P lié au phytoplancton; dans la présente étude, la forte proportion de polyphosphate dans les échantillons de particules porte à croire que le P ne serait pas un facteur limitant pour les producteurs primaires dominants, soit les cyanobactéries. Les échantillons d’eau prélevés dans l’hypolimnion ont présenté une composition en P particulaire plus variable que les échantillons d’eau de surface, peut être en raison de la production et du transport variables des particules qui sédimentent. Les échantillons d’eau de surface contenaient moins de P dissous que de P particulaire et étaient habituellement dominés par l’orthophosphate, mais ils contenaient également des monoesters d’orthophosphate, des diesters d’orthophosphate, du poluphosphate, du pyrophosphate et du phosphonate. Les échantillons prélevés dans les affluents du lac contenaient plus d’orthophosphate et de monoesters d’orthophosphate que les échantillons prélevés dans le lac, ce qui indique une transformation du P provenant des affluents. Notre série chronologique permet d’étudier les tendances d’un élément nutritif très règlementé dans le contexte d’autres mesures de la qualité de l’eau (teneur en chlorophylle, régime de mélange et clarté de l’eau) et renseigne sur la variabilité de la structure et de la présence de composés renfermant du P à la lumière du paradigme de la limitation par le phosphore

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