Mesure et interprétation des concentrations en mercure divalent atmosphérique sur l’Île Amsterdam dans les Terres Australes et Antarctiques Françaises

Measurement and interpretation of atmospheric divalent mercury concentrations on Amsterdam Island in the French Southern and Antarctic Territories

Le mercure est un contaminant majeur des écosystèmes et des chaînes alimentaires. Une fraction importante est convoyée via l’atmosphère, depuis nos latitudes, jusque dans les milieux les plus extrêmes et reculés. Ses principales sources d’émissions liées à nos activités humaines sont aujourd’hui réglementées dans le cadre de la convention internationale de Minamata signée en 2013.

Le mercure élémentaire gazeux Hg(0), principale forme du mercure dans l’atmosphère, a une réactivité atmosphérique encore mal comprise, en particulier dans ses processus d’oxydation qui conduiront aux dépôts secs et humides d’espèces solubles et réactives sous forme divalente (Hg(II)), possiblement incorporées dans les écosystèmes et, in fine, les chaînes alimentaires.
La mesure des espèces atmosphériques divalentes est techniquement difficile puisqu’il s’agit de quantifier à des niveaux extrêmement faibles (typiquement quelques picogrammes par m3 d’air) des composés chimiques peu stables. Dans le cadre de mesures de long terme (depuis 2012) effectuées sur l’Île Amsterdam dans les Terres Australes et Antarctiques Françaises, nous avons déployé des systèmes de collecte et de mesure des différentes formes chimiques du mercure. Le mercure élémentaire Hg(0) y est mesuré en continu et à haute fréquence depuis 10 ans constituant ainsi l’une des bases de données les plus importantes de l’hémisphère sud. Les espèces divalentes sont, quant à elles, collectées au moyen de systèmes manuels de filtration par membrane échangeuse d’ions depuis 5 ans.

Le stage proposé aura pour objectifs :

1/de participer à l’analyse en laboratoire (par digestion acide et spectroscopie de fluorescence atomique) des échantillons collectés pendant 3 ans sur l’Île Amsterdam, venant ainsi compléter le jeu de données déjà disponible

2/de proposer une interprétation des concentrations observées en s’appuyant sur les séries temporelles d’autres paramètres chimiques ou météorologiques (par exemple trajectoire des masses d’air, mesures satellites) afin d’identifier les sources et mécanismes de formation de ces composés du mercure.

Nous recherchons un ou une étudiante polyvalente, capable de travailler autant en laboratoire que dans le traitement de données voire l’utilisation de modèles. Des connaissances en chimie environnementale ou atmosphérique sont nécessaires ainsi que la connaissance d’un langage de programmation pour le traitement et l’analyse de données (e.g., R, Python, Matlab).

Modalités de candidature : CV et lettre de motivation à transmettre à aurelien.dommergue univ-grenoble-alpes.fr et helene.angot epfl.ch.

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Master 2 subject

Measurement and interpretation of atmospheric divalent mercury concentrations on Amsterdam Island in the French Southern and Antarctic Territories

Date : 1st semester 2022

Mercury is a major contaminant of ecosystems and food chains. A significant fraction is transported via the atmosphere, from our latitudes, to the most extreme and remote environments. Its main sources of emissions linked to our human activities are now regulated under the international Minamata Convention signed in 2013.

Gaseous elemental mercury Hg(0), the main form of mercury in the atmosphere, has an atmospheric reactivity that is still poorly understood, especially its oxidation processes that will lead to dry and wet deposition of soluble and reactive species of the divalent form (Hg(II)), possibly incorporated into ecosystems and, ultimately, food chains. The measurement of divalent atmospheric species is technically difficult since it involves quantifying at extremely low levels (typically a few picograms per m3 of air) chemical compounds with low stability.

As part of long-term measurements (since 2012) on Amsterdam Island in the French Southern and Antarctic Lands, we have deployed systems to collect and measure the different chemical forms of mercury. Elemental mercury Hg(0) has been measured continuously and at high frequency for 10 years, thus constituting one of the most important databases in the Southern Hemisphere. Divalent species have been collected by manual ion exchange membrane filtration systems for 5 years.

The objectives of the proposed internship will be :

1/to participate in the laboratory analysis (by acid digestion and atomic fluorescence spectroscopy) of the samples collected during 3 years on Amsterdam Island, thus completing the already available data set
2/to propose an interpretation of the observed concentrations based on time series of other chemical or meteorological parameters (e.g. air mass trajectory, satellite measurements) in order to identify the sources and formation mechanisms of these mercury compounds.
We are looking for a versatile student, able to work in the laboratory as well as in data processing and model use. Knowledge in environmental or atmospheric chemistry is required as well as knowledge of a programming language for data processing and analysis (e.g., R, Python, Matlab).

How to apply : CV and cover letter to be sent to aurelien.dommergue univ-grenoble-alpes.fr and helene.angot epfl.ch.