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Evaluating dissolved organic matter loads in tropical alpine rivers using FDOM measurements

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Rodriguez Avella, Katherine (2019). Evaluating dissolved organic matter loads in tropical alpine rivers using FDOM measurements. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Peru is home to about 70% of the world’s tropical glaciers. However, due to climate change mainly, they have lost 40% of their surface area since the 1970s. This retreat has been decreasing the meltwater contribution to the streams especially in the dry season, which increases the concentration of contaminants. Dissolved organic matter (DOM) is an indicator of water quality as it is influenced by natural as well as by anthropogenic activities. Quantifying and characterizing DOM is challenging because of its complexity. Recent technological development allows us to quantify and/or qualify fluorescent dissolved organic matter (FDOM), the fraction of DOM that has fluorescence properties, by employing portable fluorometers or benchtop measurements of fluorescence spectroscopy coupled with parallel factor analysis (PARAFAC). The objective of this research was to evaluate the evolution of FDOM measurements throughout two glacierized tropical alpine watersheds in Peru: the Shullcas and the Upper-Santa. Using a portable fluorometer equipped with a CDOM/FDOM sensor and a portable multimeter, 38 on-site measurements of FDOM, pH and turbidity were completed. Simultaneously 38 samples were taken to be analyzed with fluorescence spectroscopy followed by parallel factor analysis. FDOM results performances were compared with Dissolved Organic Carbon (DOC) measurements using high-temperature catalytic oxidation used as a reference method. Our results show that the portable fluorometer readings are limited to the portion of fluorescent dissolved organic matter that corresponds to humiclike substances due to the narrow bandwidth of the sensor used. The fluorescence spectroscopy coupled with PARAFAC was the only method able to both differentiate between potential sources of DOM and estimate relative concentrations of different organic substances types. The ability of the method to provide accurate estimations of the total FDOM load at the watershed scale remains, however, to be proven. Among others, this study shows cities have a strong impact on the water quality of studied catchments, mainly due to the absence of proper sewage systems.

Titre traduit

Évaluation de la contamination organique dans les rivières alpines tropicales en utilisant des mesures FDOM

Résumé traduit

Le Pérou possède environ 70% des glaciers tropicaux du monde. En raison principalement du changement climatique, ils ont perdu 40% de leur superficie depuis les années 1970. Ce recul a eu pour effet de réduire l'apport d'eau de fonte dans les cours d'eau, surtout en saison sèche, ce qui entraîne une augmentation de la concentration de contaminants. La matière organique dissoute (DOM) est un indicateur de la qualité de l’eau car elle est influencée à la fois par les activités naturelles et par les activités anthropiques. Les développements technologiques récents permettent de quantifier et / ou de qualifier la matière organique dissoute fluorescente (FDOM), une fraction de la DOM, en utilisant des soit des capteurs dans des fluoromètres portables et soit des mesures spectroscopiques de fluorescence en laboratoire couplée à une analyse par facteur parallèle (PARAFAC). L'objectif de cette recherche était d'évaluer l'évolution des mesures de FDOM dans deux bassins versants glaciaires tropicaux du Pérou : le Shullcas et le Upper Santa. En utilisant un fluoromètre portable et un multimètre portable, 38 mesures sur site de FDOM, de pH et de turbidité ont été effectuées. En même temps, 38 échantillons ont été prélevés pour être analysés par spectroscopie de fluorescence. Les performances des résultats FDOM ont été comparées aux mesures de carbone organique dissous (COD) utilisant l'oxydation catalytique à haute température comme méthode de référence. Nos résultats montrent que les lectures de fluorimètres portables sont limitées à la partie de la matière organique dissoute fluorescente qui correspond à des substances de type humique en raison de sa bande passante étroite. La spectroscopie de fluorescence couplée à PARAFAC était la seule méthode capable à la fois de différencier les sources potentielles de DOM et d'estimer les concentrations relatives de différents types de substances organiques. La capacité de cette méthode à produire des estimés fiables de concentration de FDOM dans le contexte d’une étude couvrant un bassin versant entier reste tout de même a démontrer. Cette recherche nous a permis de mettre en évidence le fort impact des villes sur la qualité de l’eau pour les deux bassins d’étude.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Manuscript-based thesis presented to École de technologie supérieure in partial fulfillment for a master's degree with thesis in environmental engineering". Comprend des références bibliographiques (pages 49-61).
Mots-clés libres: matière organique dissoute, carbone organique dissous, matière organique dissoute fluorescente, analyse des facteurs parallèles, spectroscopie de fluorescence, qualité de l'eau
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Baraër, Michel
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie de l'environnement
Date de dépôt: 26 nov. 2019 20:30
Dernière modification: 26 nov. 2019 20:30
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/2404

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