Characterization of organic phosphorus form and bioavailability in lake sediments using 31P NMR and enzymatic hydrolysis.

Giles, C.D., Lee, L.G., Cade-Menun, B.J., Hill, J.E., Isles, P.D.F., Schroth, A.W., et Druschel, G.K. (2015). « Characterization of organic phosphorus form and bioavailability in lake sediments using 31P NMR and enzymatic hydrolysis. », Journal of Environmental Quality, 44(3), p. 882-894. doi : 10.2134/jeq2014.06.0273  Accès au texte intégral (en anglais seulement)

Résumé

On sait que les sédiments lacustres constituent une importante source de phosphore (P) pour les populations de plancton dans certaines conditions biogéochimiques, mais la contribution du P organique des sédiments (Porg) aux apports internes de P reste méconnue. Nous nous sommes servis de la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire (RMN) du 31P en solution et de l’analyse par hydrolyse enzymatique pour étudier la spéciation et la biodisponibilité du Porg dans des sédiments prélevés sur plusieurs mois dans une baie eutrophe peu profonde du lac Champlain (baie Missisquoi, Vermont), lors d’années avec (2008) et sans (2007) efflorescence d’algues. Les sédiments échantillonnés aux mois du début de l’efflorescence (juillet) et de l’efflorescence maximale (août) contenaient les plus grandes proportions de P hydrolysable par voie enzymatique, tandis que les sédiments échantillonnés avant et après l’efflorescence contenaient surtout du P non hydrolysable. Le rapport P monoester/P diester a varié avec la profondeur, particulièrement durant les périodes d’efflorescence. L’accumulation de P monoester et d’ADN, provenant vraisemblablement des particules se déposant au fond, a commencé au début de l’efflorescence et s’est poursuivie jusqu’en octobre 2008 après l’efflorescence. La disparition des stéréoisomères d’hexakisphosphate d’inositol et la production d’orthophosphate aux plus grandes profondeurs de sédiments échantillonnées étaient également évidentes en août 2008. L’analyse en composantes principales des proportions des espèces de phosphore détectées par hydrolyse enzymatique et par RMN a confirmé les différences entre les carottes de sédiments prélevées au début de l’efflorescence et à l’efflorescence maximale et celles prélevées avant et après l’efflorescence. Les grandes proportions d’espèces de P hydrolysable par voie enzymatique et de Porg correspondaient au relargage accru de P des sédiments et à la présence d’espèces réduites de fer et de manganèse dans les eaux interstitielles. Ces résultats portent à croire que les changements intersaisonniers dans la spéciation du Porg influent sur la mobilité du P dans les sédiments et contribuent à l’importante dynamique de rétroaction entre la productivité biologique et la géochimie à l’interface eau-sédiment.

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