PROPOSITIONS GEOTOP

Répartition spatiale (cartographie des contaminants)

Séries temporelles dans environnements cibles

(sédiments, coquilles, sols)

Accumulations biologiques

Pollutions locales (terrils miniers et ports)

Sciences de la terre et de

l’atmosphèreUQÀM

Un centre de recherche en Sciences du Globe (Earth System Science) créé en 1981

Un regroupement stratégique des chercheurs des universités de Québec (UQAM, McGill, Concordia, UQAR, INRS-ETE, Laval) formé d’une trentaine de chercheurs réguliers, une vingtaine de techniciens et agents de recherche, et hébergeant plus de 100 étudiants avancés et stagiaires postdoctoraux

• L’observation (satellite, terrain, en mer…)

• Les mesures quantitatives (physiques, chimiques

• Le contrôle des dimensions temporelles

• La modélisation prédictive

LA-MC-ICP-HEX-MS

Source plasma

6000 K

HEXapole

(cellule de réaction/collision) Secteur magnétique

Multi-Collection

(12 détecteurs)

Systèmes d’introduction des échantillons (n=3)

Participants GEOTOP

Sciences de la Terre et de l’Atmosphère

UQAM

Stevenson R.

Poirier A. (postdoctorant) Véron A. (cnrs-uqam)

Hillaire Marcel C.

Le Pb atmosphérique et le Pb dans les

lichens.

Carignan et al. (2002) Atmospheric Environment 36 , 3759–3766

Sources Canadiens et Américains

Études sur le Pb dans la

neige Simonetti et al

(2000) GCA 64, 5-20.

Études sur le Pb dans la

pluie Simonetti and

Gariépy (2000) JGR

105, 12263-12278.

Études sur le Pb dans la

plume de chimné Horne

Simonetti et al. (2004)

GCA 68, 3285–3294.

Pluie

Neige

Concentrations des métaux dans la neige et dans les lichens

Horne smelter, Rouyn, Québec

Simonetti et al (2000) GCA 64,

5 20

Une troisième composante évident durant l’hiver

Impact of Car Catalytic Converters on the Osmium Budget:

A. Poirier* and C. Gariépy

Tableau périodique187Re 187Os

PGEPGE

Some geochemical features

• Re and Os are chalco-siderophiles‘Compatibles’, extraction of crust: Re/Os

187Os/188OsContinental Continental crustcrust = 1.2

187Os/188OsMantleMantle = 0.12

Anthropogenic Os

187Os/188Osanthropogenicanthropogenic = ca. 0.2

Platinum group rocks mineral deposits are hosted

in mafic-ultramafic rock settings

Recent Sediments from Long Island Sound, CT.

*higher Os content

*less radiogenic

Modified from Esser & Turekian, 1993

(187Os/188Os)

(1.04)

(1.08)

(0.33)

AnthropogenicOsmium

?

Car catalytic converter

Silicate substrate loaded withPlatinumPlatinum group group elementselements (Pt, (Pt,

PdPd & & OsOs))

N2

H2OCO2

PGEPGE

NOx

HCCO

New Car Catalysts Toyota Corolla, Ford F-150 and Chrysler Neon

Processed like a regularsilicate sample

RESULTSRESULTS: up to 228 pg/g Os with 187Os/188Os = 0.16 to 0.19

•unradiogenic

•Low Os/Pt ratio - indication of a good purification of the PGEs

Osmium volatility

• CatalystNeon heated at 400°C for 330h

•• ResultsResults: loss of up to 95% of osmium

• If we accept 100% loss during the first year: – Up to 3.6 g sent to the environment every year

– What’s the global impact?

– Local impact?

Osmium volatility

• CatalystNeon heated at 400°C for 330h

•• ResultsResults: loss of up to 95% of osmium

• If we accept 100% loss during the first year: – Up to 3.6 g sent to the environment every year

– negligible globally

– Local impact?

NYC• 770 km2

• New Cars sold annually:ca. 430 000

up to 126 pg Os/m2/an

ThusThus, , itit isis not not negligiblenegligible locallylocally!!

Modified from Esser & Turekian, 1993

?

Prof

onde

ur (c

m)

Modified from Esser & Turekian, 1993

?

Prof

onde

ur (c

m)

Transport du Hg Atmosphérique

Met

hyl-H

g (n

g/g)

δ15N‰

Bioaccumulation & bioamplification du méthyl-mercure dans les milieux aquatiques

de la forêt boréale du Québec

dδ15N/niveau trophique ~ +3‰

SEUIL

Hg dans le sang des femmes

Biomagnification

MÉTHODOLOGIE

Végétaux (mousses, lichens) et sols

Carottages sédimentaires et coquilles

(lacustres et marins)

Rivières

Résidus miniers

Hydrology, Carbon Cycling and Chemical weathering in large

boreal watersheds: isotopic approaches

Rosa E., Stevenson R., Hillaire-Marcel C. and Gaillardet J.

River Nelson Great Whale La Grande St. Lawrence OttawaLength (km) 2 575 724 893 3 058 1 271Drainage area (km2) 982 900 42 700 97 600 1 344 200 146 300Mean discharge (m3/s) 2 370 680 1 690 10 500 1 950Drainage basin Hudson Bay Hudson Bay Hudson Bay Atlantic AtlanticTopography (max-min) (m) 500-700 500-700 500-700 500-700 500-700 Precipitation (annual mean) (mm) 400-600 600-800 600-1200 800-1200 800-1200Mean annual temperatures (max-min) ( C ) [-34 ; 25] [-29 ; 20] [-29 ; 25] [-19 ; 25+] [-19 ; 25+]Atnicipated T change (2060) ( C ) 3-5 3-5 3-5 3-5 3-5Anticipated P change (2060) (%) 0-20 0-20 0-20 0-20 0-20

Specific objectives are:

1- To monitor riverine geochemistry on monthly basis

2- To quantify the fluxes of carbon at the outlet of watersheds and to determine its sources.

3- To identify the source of elements transiting in rivers.

Modified from the National Atlas of

Canada, Streamflow map, 1993,

Environment Canada

TRAçAGE ISOTOPIQUE

Définition et suivi des sources

(Pb, Ni, Cu)

Caractérisation des fractionnements biologiques

et impact toxicologique

(Ni, Cu, Co, Cr)

Echanges entre les réservoirs cibles

(air-eau-biol. et eau-sédiment)

ANALYSES

Ni, Cu, Cr, Pb et isotopes correspondants

Caractérisation des fibres de chrysotile

(provenant du contact ophiolitique)

Risque de mobilisation de l’amiante naturel

Possibilité de présence de l’amiante

naturel dans les roches de Ragland et

certainement associé avec l’ancienne

gisement d’Asbestos Hill

•Remobilisation de l’amiante par l’emplacement de l’infrastructure de Ragland

•Étudier la présence de l’amiante dans l’eau, l’aire, sédiments

•Caractérisation de la minéralogie

•Présence de l’amiante dans des carottes de sédiments dans la rivière ou dans la Baie de Déception pourrait dater le début de l’opération de la mine d’Asbestos Hill en ca. 1958.

Merci

• Simonetti et al; Geochimica et Cosmochimica Acta, Vol. 64, No. 20, pp. 3439–3452, 2000

• 20 to 136 ng Pt / km• 500 million cars with a catalytic converter• 15 000 km/year on average• Os/Pt = 10-9 - 10-7

( )catalyseur

sautomobile PtOsKmPtOs attritionattrition ∑ ×××≈

The effect of Attrition (mecanical wearing down)

OsOsattritionattrition < 0.2 gram / < 0.2 gram / yearyear (1/1000(1/1000thth of a mole)of a mole)

Catalytic converter forcing legislation in 2000