CHEMISTRY OF ANTARCTIC SNOW AND ICE

Résumé
Mille échantillons de neige et glace de l'Antarctique de l'Est et de l'Ouest (régions côtières et centrales) ont été étudiés. L'échantillonnage couvre différentes périodes de temps jusqu'au 30.000 ans B.P. Dans l'eau de fusion, nous avons mesuré les ions majeurs (Na⁺, NH₄⁺, K⁺, Ca⁺⁺, Mg⁺⁺, H₊, Cl^-, NO₃^- et SO₄^--) en s'affranchissant des contaminations. Le bon équilibre observé entre les cations et les anions permet d'établir le catalogue des composés chimiques présents dans la neige et la glace antarctiques. En régions côtières, la neige contient surtout du sel de mer (14 µEq. l^-1) et deux acides HNO₃ (0.8) et H₂SO₄ (1.2). Plus à l'intérieur du continent, le sel de mer devient beaucoup moins important (30 % du total des ions), les acides devenant prédominants (HNO₃, H₂ SO₄ et parfois HCl, dans des proportions variables d'un site à l'autre). Ces espèces solubles représentent la presque totalité des impuretés (90 à 95 % en masse). La chimie de la neige datant de la dernière période glaciaire (il y a 18.000 ans) est plus compliquée. En effet, les impuretés insolubles (aluminosilicates) deviennent importantes (60 % en masse, contre 5 a 10 % durant l'Holocène). De plus les contributions marines (sel de mer) et terrigènes (CaSO₄, MgSO₄) augmentent tandis que la contribution des acides n'évolue guère. Sel de mer (55 %) terrigene (25 %) et acides (20 %) est une composition typique des impuretés solubles de cette vieille glace. La variation du flux de retombée en fonction du taux d'accumulation montre que les impuretés particulaires de l'atmosphère (sel de mer, H₂O - H₂SO₄) sont incorporées dans la neige par dépôt sec et humide. En régions centrales le depôt sec représente 60 à 70 % du dépôt total. Par contre cette fraction semble plus faible pour HNO₃ (présent à l'état gazeux dans l'atmosphère antarctique). L'incorporation de HNO₃ dans la neige demeure cependant mal comprise.

Abstract
We have studied 1000 samples of snow and ice from East and West Antarctica (coastal as well as central areas). These samples cover different time periods up to 30,000 years B.P.. In the meltwater, we have measured major ions (i.e. Na⁺, NH₄⁺, K⁺, Ca⁺⁺, Mg⁺⁺, H⁺, Cl^-, NO₃^-, and SO₄^--) using stringent contamination free tehniques. A very close balance between anions and cations is observed, making it possible to draw up the list of chemical compounds present in antarctic snow and ice. In coastal areas, snow contains essentially sea salt (14 µEq. l^-1) and two acids : HNO₃ (0.8) and H₂SO₄ (1.2). In more central areas, the sea salt contribution decreases strongly (30 % of the total ionic budget). Acids represent the preponderant part (HNO₃, H₂SO₄ and sometimes HCl being present in variable proportions depending on the location). These soluble species represent the greatest part of total impurities (90 to 95 % by mass). The chemistry of the ice deposited during the late glacial age (18,000 years B.P.) is more intricate. Indeed, insoluble species (i.e. aluminosilicates) content is enhanced (50 % by mass, against 5 to 10 % during the Holocene). Besides, marine (sea salt) and terrestrial (CaSO₄, MgSO₄) contributions increase whereas acids contribution remains stable. Sea salt (55 %), terrestrial species (25 %) and acids (20 %) is a typical composition of soluble impurities in this aged ice. The dependence of deposition fluxes with the accumulation rate demonstrates that particulate impurities (i.e. sea salt and H₂O-H₂SO₄) in the atmosphere are incorporated in snow both by wet and dry deposition. Typically dry deposition represents 60-70 % of the total deposition in central areas. On the other hand, this fraction seems to be weaker for HNO₃ (present in gaseous phase in the Antarctic atmosphere). However, the incorporation of HNO₃ in snow remains poorly understood.