Добірка наукової літератури з теми "Eaux souterraines – Teneur en métaux"

La migration et la spéciation de Cr, de Cu et de Pb sont étudiées sur le sol d'une colonne alimentée par les eaux usées de tanneries. La localisation des métaux est évaluée à l'aide du schéma d'extractions sélectives préconisé par Legret et al. (1988). Les résultats ont montré que l'horizon superficiel renferme des teneurs en métaux très élevées. Parmi les métaux étudiés, le Cr s'avère retenu essentiellement dans la phase résiduelle mais il se présente aussi sous des formes plus mobiles. Le Cu est principalement associé avec la phase résiduelle et organique. Le Pb est lié aux phases acido-soluble et réductible. De ce fait, l'épandage des eaux usées de tanneries, sans aucun traitement préalable, peut être une source de contamination des sols et des eaux souterraines, notamment pour le Cr.

Le tritium, isotope radioactif de l'hydrogène, est considéré comme un élément dateur des eaux souterraines. Il permet à l'hydrogéologue d'estimer le temps de séjour moyen des eaux d'un aquifère. Produit naturellement dans l'atmosphère, les teneurs dans les précipitations ont tout d'abord augmenté, suite aux essais thermonucléaires aériens de 1952 à 1963, pour ensuite diminuer et se stabiliser des industries nucléaires, supérieure à la teneur naturelle de 5 UT. Actuellement, la teneur moyenne se situe entre 10 et 30 UT. Grâce au suivi des teneurs en 3H des précipitations, il est possible de déterminer le temps de séjour moyen des eaux souterraines d'un aquifère à l'aide de modèles mathématiques qui, à partir d'un signal d'entrée (teneurs en 3H dans les précipitations) et d'un signal de sortie (teneurs en 3H dans les eaux souterraines d'un aquifère), calculent le meilleur ajustement possible entre les sorties calculées et les valeurs mesurées. De cet ajustement, on en déduit le temps de séjour moyen. Ces études isotopiques utilisent classiquement trois types de modèles suivant la façon dont les eaux se mélangent en traversant un milieu poreux: le modèle mélange ou exponentiel, le modèle piston et le modèle dispersif. Cet ensemble de modèle peut être généralisé en différenciant temps de séjour moyen et age d'une molécule d'eau. Ces modèles ont été utilisés pour étudier les systèmes des sources minérales de la Versoie et d'Evian (Haute-Savoie, France) en appliquant un modèle mélange à la source de la Versoie et un modèle dispersif à la source d'Evian, ce qui a permis d'estimer leur temps de séjour.

Dans les périmètres irrigués du Maroc, la pollution nitrique diffuse des eaux souterraines augmente le risque de détérioration de la qualité des ressources hydriques et engendre un risque sanitaire pour la population rurale s'approvisionnant le plus souvent directement de l'aquifère. La présente étude, réalisée dans le périmètre du Tadla (3600 km2), située au centre du Maroc, vise à faire l'état des lieux de la contamination des eaux souterraines par les nitrates et à identifier les causes potentielles de cette pollution. Le suivi de la concentration des eaux souterraines en nitrates a été réalisé durant la période août 1996 - avril 1998 dans un réseau de cent puits. Les paramètres du milieu physique et des pratiques culturales ont été déterminés soit par des mesures au champs, des analyses au laboratoire ou par enquête auprès des agriculteurs dans un réseau de 40 sites. Les résultats sont présentés sous forme de cartes thématiques par le SIG. Le niveau actuel de la pollution nitrique des eaux souterraines dans le périmètre irrigué du Tadla commence à devenir critique. De part la pollution ponctuelle mise en évidence aux alentours de quelques agglomérations urbaines et à l'aval des sucreries, les zones dont les teneurs en nitrates des eaux souterraines dépassent 50 mg NO3- /l sont localisées en aval des Béni Amir et en aval et à l'Est des Béni Moussa Est. Béni Moussa Ouest reste en général moins polluée que Béni Moussa Est. Les apports excessifs en eau et en engrais azotés pour les cultures pratiquées (blé, betterave, cultures maraîchères, arboriculture et luzerne), sont les causes directes de la pollution diffuse. Par ailleurs, il est certain que la texture du sol (argileuse, argilo-limoneuse et limono-argileuse), la teneur en argile (29% à 55%) et tous les paramètres qui leurs sont corrélés notamment la réserve utile du sol, réduisent le risque de lixiviation des nitrates en profondeur et assurent en conséquence un contrôle naturel de la pollution nitrique des eaux souterraines. Néanmoins, tous les autres facteurs étudiés notamment le niveau des nappes faible par rapport au sol (<4m-12m), la vitesse d'infiltration du sol en milieu saturé généralement élevée (20-450 mm/h), les teneurs assez importantes du sol en matière organique (1.5%-3.5%) et en azote total (0.10%-0.15%), joueraient positivement sur la vulnérabilité de la nappe à cette pollution. De même, le pouvoir de minéralisation élevé des sols couplé aux conditions écologiques favorables à une minéralisation intense de la matière organique native du sol, assez caractéristique des régions irriguées à climat méditerranéen, seraient en partie responsable de cette pollution. Néanmoins, Aucune corrélation n'a été mise en évidence entre la teneur en nitrate des eaux souterraines et les combinaisons linéaires des variables du milieu physique. Ceci serait dû à l'homogénéité du milieu physique et à l'accumulation de la pollution suivant le sens d'écoulement des nappes de l'amont vers l'aval hydraulique. Vu le niveau d'intensification agricole que connaît cette région, la situation risquerait de s'aggraver rapidement induisant, en dehors de toute mesure de prévention, la détérioration de la qualité des eaux souterraines dans cette région.

Abstract L’oued Sebou, l’une des ressources en eau les plus importantes du Maroc, reçoit quotidiennement un important volume d’eaux usées de la ville de Fès. La présente étude analyse l’impact de ces rejets sur la qualité de ce système aquatique. Les métaux lourds et éléments toxiques (Cr, Zn, Fe, Co, As, Ba, Sr, Ag, Hg, Sb et Rb) ont été déterminés, par activation neutronique, dans l’effluent urbain et dans les eaux et les sédiments du cours en amont et en aval de sa confluence avec les rejets. Les résultats ont montré qu’il y a une forte contamination du cours d’eau par ces métaux et que les facteurs de contamination les plus élevés ont été observés pour Cr et Zn, alors que Hg, Ag et As ne se retrouvent que dans les stations avales. De plus, dans les stations avales il y a une forte augmentation de la charge organique (DCO, DBO, matières organique volatiles), de la salinité et de la teneur en ammonium, en orthophosphates, en sulfate, en sodium et en calcium, et une chute drastique de la teneur en oxygène dissous. Outre la dégradation de la qualité des eaux, on a relevé une chute importante de l’indice biotique qui passe de 8 en amont à 2 en aval. Du fait du régime hydrologique du cours d’eau et des conditions climatiques de la région, les métaux lourds accumulés dans les sédiments peuvent être remobilisés et constituent un risque d’une contamination à grande échelle.

Le présent travail visait à déterminer l'impact de rejets de deux mines de fer et de phosphates sur la qualité physicochimique de l'eau d'un système aquifère alluvial (nord-ouest de la Tunisie). Des échantillons de terrils, de sols ainsi que de l'eau de puits captant la nappe ont été prélevés et analysés. Les résultats d'analyses des échantillons de terrils ont montré que cette matrice renferme des concentrations remarquables en métaux lourds (essentiellement le Cd, Cr, Pb et Zn). Ces éléments métalliques ont été également détectés à des concentrations non négligeables dans la fraction fine des sols situés en aval des rejets miniers, suite à son transport éolien et hydrique. En ce qui concerne les eaux de la nappe, il s'avère que le transport des métaux issus des terrils est totalement atténué par les éléments constituant le sous-sol. Ces eaux, de bonne qualité géochimique, sont toutefois assez contaminées en nitrates dû aux pratiques agricoles intenses et à l'absence de systèmes d'assainissement urbains.

Abstract Le lessivage des fluorures à partir des cendres volantes a été étudié à différentes conditions (taux de cendre/eau distillée, température variable et pour un intervalle du pH bien précis). Les teneurs des éléments en traces dans les eaux de lessivage ont été également évaluées. Dans cette étude, on démontre que le lessivage dépend principalement de la température et du pH. A température ambiante (22°C) et à des pH supérieurs à 4.5, on a moins de lessivage du F- et des métaux à l'état de trace. Pour des pH acides (pH &lt; 2,5), la teneur en fluorures est influencée par la réaction de complexation avec Fe3+ et Al3+. Cette étude a montré que le calcium est combiné avec les carbonates et la majorité des métaux sont sous formes des sulfates.

Même si la vigne reste parmi les plantes cultivées une des plus économes en eau, se pose maintenant la question de la disponibilité et de l'accessibilité à la ressource en eau naturelle de qualité: eaux souterraines (infiltration, nappes), eaux de surface stagnantes (lacs, retenues de barrages) ou en écoulement (rivières, fleuves), eaux de mer, eaux usées traitées (REUT). Certaines de ces eaux peuvent contenir des composés d'intérêts nutritionnels pour les plantes, mais aussi être riches en sels dissous. L'objet de cette communication est d'étudier les technologies permettant d'affiner la teneur en sel de l'eau d'irrigation pour la vigne, quel que soit son origine et son niveau initial. Les techniques membranaires, osmose inverse, nanofiltration et électrodialyse sont ainsi comparées techniquement et évaluées économiquement. Les unes, nanofiltration et osmose inverse, à partir de membranes poreuses ou denses sous pression, consiste en une séparation de quasi tous les éléments dissous de l'eau (anions, cations, mais y compris les nutriments azotés, et minéraux) et ce quel que soit, pour l'osmose inverse, la salinité de l'eau initiale (e.g. eau de mer). L'autre l'électrodialyse, à partir de membranes denses ne filtre pas l'eau, mais extrait une quantité pilotable en ligne, de sels dissous (Na+ et Cl− en particulier sélectionnables) sous l'effet d'un champ électrique, afin de l'adapter aux sols ou plantes concernés

La bioaccumulation des métaux chez les mollusques peut être une conséquence de la désorption des éléments métalliques fixés sur les particules inertes ou vivantes en suspension dans l'eau qui leur servent de nourriture. Les meilleures expériences réalisées jusqu'ici semblent indiquer que les matières en suspension ont un rôle mineur dans la contamination des mollusques. Mais quelles que soient les précautions prises, les expériences ne simulent jamais parfaitement les phénomènes naturels. Aussi, nous avons choisi de reprendre cette question à l'aide d'une expérience en grand volume où le nombre de paramètres contrôlés est restreint mais où les organismes sont dans des conditions aussi proches que possible de la réalité. Au cours d'un prégrossissement expérimental, les jeunes palourdes reçoivent des quantités variables contrôlées de nourriture phytoplanctonique. La fourniture d'une nourriture plus abondante a pour conséquence d'augmenter les quantités de cuivre et de zinc et au contraire de diminuer celles de plomb contenues dans chaque individu. Elle entraîne également une diminution des concentrations en cadmium et plomb traduisant une « dilution biologique » de ces métaux. L'augmentation de la densité de la population expérimentale a un effet négatif sur les quantités de cuivre et de zinc contenues dans les individus. A âge identique, les individus les plus grands présentent des concentrations plus faibles en cuivre et zinc et plus élevées en cadmium et plomb. L'utilisation des eaux marines souterraines présente deux avantages: une production algale intense à un coût économique négligeable et la possibilité par échange thermique de réchauffer en hiver les eaux marines naturelles et ainsi de maintenir une croissance des mollusques toute l'année. L'emploi des eaux de forage n'entraîne aucun effet néfaste dans les phénomènes de bioaccumulation des métaux, du moins pour ceux étudiés ici : cadmium, cuivre, plomb et zinc.

L'exploitation du charbon dans le Nord-Pas-de-Calais (France) a engendré le dépôt d'importantes quantités de résidus miniers sous forme de terrils, essentiellement constitués de schistes houillers. Le lessivage de ces stériles par les eaux météoriques et l'oxydation des sulfures de fer contenus sont susceptibles de contribuer à l'enrichissement en sulfates et métaux associés de l'aquifère de la craie, principale ressource en eau de la région. Des analyses chimiques et isotopiques (S & C) ont été effectuées sur des prélèvements d'eau en amont et en aval hydraulique des sites d'étude ainsi que sur la fraction minérale des terrils. Afin de déterminer les modalités d'infiltration des eaux météoriques au sein des terrils, des prospections radio-magnétotelluriques, couplées à des mesures de perméabilité et de granularité ont été effectuées. Les analyses ont permis de mettre en évidence que le lessivage des terrils entraîne un flux d'ions sulfate et de carbone vers l'aquifère de la craie. L'approche géophysique a permis de mettre en évidence un phénomène d'infiltration des eaux météoriques. Elle a montré en outre l'existence de barrières de perméabilité en profondeur. Il apparaît donc que les eaux météoriques, lorsqu'elles s'infiltrent dans le terril, ne peuvent pénétrer à plus de quelques mètres de profondeur. L'existence de zones imperméables, en limitant l'infiltration des eaux en profondeur, limite également la quantité de sulfure potentiellement oxydable et donc la quantité de sulfates entraînée vers l'aquifère de la craie.

L’objectif de la présente étude est d’observer l’efficacité de la coagulation-floculation par le sulfate d’aluminium sur l’élimination des composés organiques à fonctions phénoliques (phénol et pyrogallol). L’intérêt s’est porté plus particulièrement sur l’incidence de sels minéraux constitutifs de la dureté « calcium et magnésium » et souvent présents dans la matrice minérale des eaux algériennes. Des essais de Jar-Test ont été réalisés sur les deux composés phénoliques dissous dans l’eau distillée seule, puis enrichie en sels minéraux. Ces essais ont été réalisés sur des solutions synthétiques d’eau distillée enrichies par les ions de calcium et de magnésium introduits sous différentes formes (CaCl2•2H2O; CaSO4•2H2O; CaCO3; MgCl2•6H2O; MgSO4•7H2O) et, enfin, avec les eaux souterraines de la région. Différents paramètres réactionnels ont été variés (ex. : l’effet du pH et l’influence de la teneur en sels) et cette approche a permis une meilleure compréhension des mécanismes d’interactions composés phénoliques / sels calciques et magnésiens. Les résultats obtenus indiquent que l’efficacité du procédé dépend du nombre et de la position des groupements phénoliques sur les molécules. Les principaux mécanismes seraient soit une adsorption physique, soit un échange de ligand ou une complexation à la surface des flocs d’hydroxydes d’aluminium. L’ajout de sels minéraux semble améliorer les rendements d’élimination de composés phénoliques testés et avoir un effet sur la gamme optimale de pH de coagulation. Une application de ce procédé à des eaux minéralisées (eaux de forage) de la région de Biskra, située au sud-est de l’Algérie, a abouti à une amélioration des rendements comparés à ceux dans de l'eau distillée.

La transition énergétique est associée à l'utilisation croissante d'un large éventail de métaux, en particulier ceux nécessaires à la fabrication de batteries lithium-ion (ex : lithium, cobalt), tandis que des besoins constants en métaux de base perdurent (ex : cuivre, zinc). Le développement de ressources alternatives en métaux telles que les « minerais liquides », notamment les eaux de formation des aquifères des bassins sédimentaires, pourrait contribuer à répondre à la demande mondiale. Cependant, les processus géochimiques impliqués dans l'enrichissement en métaux dans ces eaux demeurent mal connus et la démarche suivante a été en conséquence poursuivie dans ce travail : • Établissement d'une base de données des températures et compositions chimiques et isotopiques pour des eaux de formation (3700 analyses) et des inclusions fluides ayant préservé des eaux de formation anciennes (1700 analyses) de 90 bassins sédimentaires du monde entier, à partir de sources publiées. L'objectif est de mettre en évidence les gammes de concentrations caractéristiques de métaux dissous dans les eaux de formation, ainsi que les paramètres qui contrôlent leur concentration. • Application au cas d'étude du graben du Rhin, sur l'exemple du système géothermique de Soultz-sous-Forêts, à travers l'analyse des métaux dans des inclusions fluides et les minéraux du bassin et du socle cristallin. Le but est d'établir un bilan des transferts en métaux liés aux interactions fluide-roche de l'Oligocène à l'Actuel. Les résultats indiquent que les eaux de formation acquièrent généralement leur charge en métaux les plus abondants (Li, Mn, Pb, Zn, Fe, Ba, Cu) principalement suite à des interactions fluide-roche, l'augmentation de la température et de la salinité facilitant leur solubilisation. Dans le cas particulier du lithium, les eaux de formation les plus riches sont le plus souvent des saumures dérivées de l'eau de mer et enrichies en sels et partiellement en lithium par évaporation en surface, et par la suite expulsées des formations évaporitiques dans lesquelles elles sont piégées initialement, lors d'évènements tectoniques. La préservation de toute dilution par des fluides de recharge, et l'interaction avec des lithologies enrichies en lithium (roches silicoclastiques, niveaux volcaniques, socle cristallin) sont deux paramètres clés de l'atteinte des plus fortes concentrations. Les ressources en lithium estimées dans certains réservoirs sont du même ordre que celles des salars et des mines de roches dures (granites, pegmatites) actuellement exploités. Dans le cas d'étude du graben du Rhin, les saumures issues des formations du Trias se mélangent avec des eaux plus diluées infiltrées depuis les reliefs vosgiens, et transportent des quantités significatives de lithium (jusqu'à 200 mg.l⁻¹ dans les eaux de formations actuelles) ainsi que d'autres métaux (e.g. Pb, Zn, Cu, As, Sb). Les inclusions fluides montrent que des concentrations de 3-800 ppm en lithium, ont été atteintes entre l'Oligocène et l'Actuel. L'analyse des minéraux indique que la biotite, l'amphibole et la chlorite du socle cristallin ont probablement été des sources significatives pour ces métaux
The energy transition is associated with the increasing use of a wide range of metals, particularly those needed for lithium-ion batteries (e.g. lithium, cobalt), while there is a continuing need for base metals (e.g. copper, zinc). The development of alternative metal resources such as "liquid ores", notably the formation waters of sedimentary basin aquifers, could potentially contribute to meeting global demand. However, the geochemical processes involved in metal enrichment in formation waters remain poorly understood and the following approach was therefore pursued in this work: • Establishment of a database of temperatures and chemical and isotopic compositions of formation waters (3700 analyses) and fluid inclusions that preserved ancient formation waters (1700 analyses) from 90 sedimentary basins worldwide, based on published sources. The objective is to highlight the characteristic concentration ranges of dissolved metals in formation waters and the parameters that control their concentration. • Application to the case study of the Rhine Graben, on the example of the Soultz-sous-Forêts geothermal system, through the analysis of metals in fluid inclusions and minerals of the basin and the crystalline basement. The aim is to provide an overview of metal transfers related to fluid-rock interactions from the Oligocene to Present. The results indicate that formation waters generally acquire their metal load (Li, Mn, Pb, Zn, Fe, Ba, Cu) mainly through fluid-rock interactions, the increase in temperature and salinity facilitating their dissolution. In the peculiar case of lithium, the richest formation waters are most often brines derived from seawater and enriched in salts and partially in lithium by surface evaporation, and subsequently expelled from the evaporitic formations in which they are initially trapped, during tectonic events. The preservation from dilution by recharge fluids, and the interaction with lithologies enriched in lithium (siliciclastic rocks, volcanic levels, crystalline basement) are two key parameters to reach the highest concentrations. The lithium resources estimated in some reservoirs are of the same order of magnitude as those of the salars and hard-rock mines (granites, pegmatites) currently exploited. In the case of the Rhine Graben, brines from the Triassic formations mix with more diluted waters infiltrated from the Vosges mountains, and carry significant amounts of lithium (up to 200 mg.l⁻¹ in the present-day formation waters) as well as other metals (e.g. Pb, Zn, Cu, As, Sb). Fluid inclusions show that lithium concentrations from 3 to 800 ppm of lithium were reached between the Oligocene and Present. Mineral analysis indicates that the main Li carriers (Fe, Mn, Zn) in the crystalline basement are biotite, amphibole and chlorite, which were probably significant sources for these metals

La premier thématique a pour objectifs :1) de tracer l’origine de la salinité des eaux des aquifères karstiques en milieu côtier méditerranéen,2) de quantifier les proportions de mélange entre les eaux salées et les eaux karstiques,3) de discriminer les traceurs géochimiques pour identifier et modéliser les processus de salinisation d’aquifères karstiques côtiers. La seconde thématique a pour objectifs:1) d’établir les [As] d’origine naturelle des eaux de surface et des eaux souterraines, 2) de quantifier le niveau de contamination en arsenic de ces eaux et sa variabilité spatio-temporelle 3) de tracer l’origine naturelle ou anthropique de la pollution en As à l’aide d’outils isotopiques adaptés. les origines de la salinité identifié inclue i) des venues d’eaux profondes salées ii) des venues profondes d’eau salées remontant vers la surface par une faille majeure normale. Le 36Cl/Cl a permis d’identifier l’origine profonde des eaux salées et une recharge d’eau météorique infiltrée lors de la période des essais thermonucléaires. La modélisation PHREEQC permet de différentier le mélange avec une eau profonde salée de celui avec une eau de mer actuelle. Le 87Sr/86Sr montre un comportement conservatif pour tracer l’origine des eaux salées dans les aquifères karstiques. Les traceurs Cs, Rb, Li et B permettent de différentier les trois origines identifiées de la salinité. Les données acquises sur la contamination en As soulignent une augmentation nette et pérenne des [As] à partir des anciens sites de traitement minier réhabilités. Les rapports 87Sr/86Sr et δ18O et δ2H se révèlent dans ce cas un traceur très discriminant de l’origine naturelle ou anthropique de l’arsenic
The first theme has for objectives: 1) to trace the origin of the salinity of the waters of the karst aquifers in coastal environment mediterraneen,2) to quantify the mixing proportions between salt waters and the waters karstiques,3) to discriminate the geochemical tracers to identify and model the process of salinization of aquifers coastal karst. The second theme has for objectives:1) to establish the [hast] of natural origin of surface waters and groundwater, 2) to quantify the level of contamination by arsenic in these waters and its spatial and temporal variability 3) to trace the natural or anthropogenic origin of pollution in hast to the aid of isotopic tools adapted. the origins of the salinity identified include i) of came from deep waters salted ii) of come deep water salted dating back toward the surface by a major flaw normal. The 36Cl/Cl has allowed us to identify the origin of deep saline waters and a recharge of meteoric water infiltrated during the period of thermonuclear tests. The PHREEQC modeling used to differentiate between the mixture with a deep water of salt that one with a sea water current. The 87SR/ 86Sr shows a conservative behavior for tracing the origin of saline waters in karst aquifers. The plotters Cs, Rb, Li and B allows to differentiate the three origins identified of salinity. The data acquired on the contamination in hast underline a net increase and perennial of [hast] from the ancient sites of mining processing rehabilitated. The reports 87SR/ 86Sr and δ18O and δ2H will reveal in this case a chartplotter very discriminant of natural or anthropogenic origin of arsenic

La pollution des eaux par les nitrates peut avoir trois origines : agricole, industrielle et domestique, et relève d'un processus déterminant, la minéralisation de l'azote organique c'est à dire son passage sous forme de nitrate soluble. En fonction de différents facteurs (les conditions climatiques, la couverture végétale. . . ), les nitrates sont en plus ou moins grande proportion entraines vers les nappes phréatiques. En Lorraine, les données des analyses d'eaux souterraines mettent en évidence la hausse irrégulière mais globale des taux de nitrates de 1976 a 1989. L’examen des zones polluées nous permettra d'apprécier la part du facteur physique (vulnérabilité des aquifères) et du facteur humain (rejets azotes) dans les phénomènes de pollution
The pollution of waters by the nitrates can have three origins: agricultural, industrial, domestic. It results from a main process, the mineralization of organic nitrogen, that is to say its transformation in soluble nitrogen. Because of different agents (climate, vegetation, etc) the nitrates are more or less drawled away to the phreatic sheets. In Lorraine, the analyses of underground waters show the irregular but general progression of the nitrates between 1976 and 1989. The examination of polluted areas will allow us to estimate the part of physical factor ( prheatic sheets vulnerability) and human factor ( nitrogenous throw ) in pollution phenomena

Les investigations de la présente étude portent sur cinq sites représentant les différents régimes hydrogéologiques de la nappe de la craie du Nord de la France. Des échantillonnages ainsi que des analyses chimiques et isotopiques sont réalisées afin de comprendre les causes d'évolution du chimisme des eaux souterraines en ce qui concerne les espèces solubles de l'azote, du soufre et du nickel. Les résultats mettent en évidence notamment l'existence de la réaction de dénitrification naturelle sur trois des sites et montrent que celle-ci se superpose à des phénomènes de dilution dans deux secteurs. Cette réaction joue un rôle important sur le relargage du nickel et les teneurs en sulfates car elle fait intervenir la pyrite dans deux des cas d'étude. En l'absence du phénomène de dénitrification, dans le cas du régime captif le plus marqué, les signatures isotopiques du soufre et le ratio Nickel/Cobalt indiquent que le nickel provient également de la pyrite alors que l'évolution des teneurs en sulfates ne traduit pas de phénomènes de dissolution de pyrite. Dans ce cas, un phénomène de lessivage du fer apparaît et son intensité varie lors du battement de niveau de la nappe. Les analyses isotopiques du soufre montrent que les apports en sulfates ne proviennent pas uniquement de la pyrite mais aussi d'autres sources comme les terrils ou la nappe des Sables d'Ostricourt. Concernant les nitrates, les analyses isotopiques ainsi que les teneurs en bore des eaux permettent de discerner des apports à dominante agricole ou urbaine.

En zone rurale, la pollution des aquifères par les nitrates a pour principale origine la matière organique des sols qui, chaque année, se minéralise en plus ou moins grande quantité en fonction des conditions pédoclimatiques. Ce phénomène s’accentue avec les interventions de l’agriculteur qui apportent à ces sols des fertilisants organiques et minéraux. Nous avons donc déterminé durant cinq années la teneur en nitrates des horizons superficiels (horizons Ap) et sous-jacent d’un sol argilo-calcaire du Bajocien servant de réserve à un mini bassin versant alimentant les eaux de captage de la commune de Loisy (54). La teneur en nitrates de ces eaux a depuis plusieurs années dépassé sensiblement le seuil de 50 mg/l (taux limite de la norme CEE) pour évoluer entre 65 et 75 mg/l. Nous avons tenté de relier la dynamique de l’azote minéral présent dans les sols et la teneur en nitrates des eaux mesurée hebdomadairement. En parallèle nous avons testé l’influence de l’enfouissement d’un substract carboné (paille) et celle d’une culture intercalaire (colza fourrager) dans la retenue des nitrates, à une époque où les sols sont nus certaines années. C’est en effet la situation que l’on rencontre lorsqu’une culture de printemps (orge ou maïs) est envisagée. Après moisson (vers le 15/08) et jusqu’à la fin octobre, la minéralisation reste active et les risques d’entraînement des nitrates vers les eaux profondes sont à craindre. Il ressort de cette étude qu’une approche plus précise des fournitures en azote du sol est indispensable : que les apports de fertilisants azotés doivent ensuite prendre en compte les conditions climatiques récentes et présentes : enfin il faut privilégier le stade végétatif des cultures fertilisées et leur capacité à utiliser au maximum cet azote minéral qui leur est fourni
In agricultural areas, the pollution of aquifers by nitrates is caused especially by the mineralization of soil organic matter. This phenomenon is aggravated by farming practices that use organic or mineral fertilizers to achieve maximum yield. During five years, the nitrate levels in top-soil layer (Ap and subsequent lavers) of a clayey-calcareous soil were measured. The amounts of these nitrates non immobilized by soil or by crops come directly to a mini-watersheb supplying a water-catchment of the commune of Loisy (54). The nitrate contents of water were, for several years beyond the target content of 50 mg/l (CEE norm) to range between 65 and 75 mg/l. Therefore, an attempt was made to explain the relationship between the contents of nitrates in soil and in drainage water measured weekly. In parallel, the influence of the buryinf of the straw and an intercrop culture using rape to catch the nitrates was studied during the intercrop period on bare soil. The overall balance of this work explained clearly the necessity to know the real supply of native mineral nitrogen. Nitrogen fertilizers applications should be made accounting for local climatic conditions and particularly the different stages of the development of plant crop

Le cycle biogéochimique des métaux traces a été fortement accéléré par les activités anthropiques qui ont entraîné une contamination des eaux et des sédiments des rivières. A la suite de leurs émissions, la majorité des métaux traces se trouvent sous forme particulaire qui se transportent par ruissellement et se retrouvent en milieu fluvial où elles sédimentent et dont une partie est susceptible d'être solubilisée vers la colonne d'eau suite aux modifications des conditions physico-chimiques du milieu et sous l'action des microorganismes autochtones et pouvant après interagir avec la chaîne alimentaire et présenter un danger potentiel de toxicité pour l'homme et pour les autres organismes vivants. Dans cette étude, nous avons choisit de travailler sur le site de la rivière Al-Ghadir qui présente un cas exceptionnel et original des pollutions où la hauteur de sédiments, comprenant plusieurs types de polluants, est plus qu'un mètre. L'objectif de cette thèse était de comprendre et d'évaluer le rôle du compartiment microbien dans les sédiments de la rivière Al-Ghadir, qui est la source la plus polluante de la méditerranéen, sur la mobilité des métaux et leurs effets sur les eaux souterraines. Cette étude était réalisée en deux séries d'expériences (Batch et colonne du sol) semblables aux situations se trouvant dans la rivière. Une caractérisation physico-chimique et chimique des sites d'étude a été effectuée comme première étape afin ensuite de débuter l'approche expérimentale qui a permis d'isoler les processus physico-chimiques de ceux qui sont imputables à l'activité microbiologique. Dans les expériences menées en réacteurs fermés (batchs), nous avons montré que les activités microbiennes sont corrélées aux fortes dissolutions des métaux, en particulier du Fe, Mn, Pb, Cu et Zn. Le fer semble apparaître comme l'élément le plus solubilisé et sa solubilisation était corrélée à celle d'autres métaux traces laissant supposer que ces métaux sont associés aux oxydes de fer. Cette hypothèse a été confirmée par les extractions séquentielles indiquant la présence de bactéries ferri-réductrices qui, lors de la fermentation du glucose et la production d'acides organiques, ont réduit les oxydes de fer. Ces derniers ont entraîné la dissolution des métaux traces et une modification des populations bactériennes qui ont été détectés par l'étude microbiologique et génétique après cinq jours d'incubation. L'effet des bactéries sur la mobilisation des métaux a été ensuite étudié selon des expériences portant sur l'étude hydrodynamique du transfert des métaux en colonnes de sédiments et dans des conditions proches à celles du terrain. Nous avons montré que (i): les métaux étudiés ne sont pas lixiviés dans les mêmes ordres et en règle générale montrent l'ordre suivant (en μg/l): Fe>Mn>Cd>Zn>Cu>Pb≥Cr ; (ii) les métaux vont se reprécipiter sur les phases néoformées après que le système regagne l'équilibre. Les études du profil de distribution des métaux dans les colonnes ont mis en évidence que les métaux ont été lixiviés des sédiments durant l'incubation de façon homogène. Cette répartition dépend de la hauteur du sédiment: la ré-distribution est maximale à la surface des sédiments (0-10 cm), alors qu'à une profondeur située entre 10 et 25 cm elle est nulle. Ce phénomène est expliqué par le fait que les métaux après avoir été solubilisés et passés en solution, ils seraient réadsorbés sur les phases électrochimiques négatives, néoformées et colloïdales ce qui explique la diminution de la concentration des métaux dans le lixiviat obtenu en laboratoire et permet de penser que ce mécanisme de piégeage des métaux dans la colonne limite la migration de ces derniers vers les eaux souterraines, tant que la capacité d'adsorption des colloïdes présents n'est pas atteinte et que le système soit en équilibre
The biogeochemical cycle of trace metals was greatly accelerated by human activities that have led to the contamination of water and river sediments. Following their emissions, the majority of trace metals exist in particulate form which can be transported by runoff and end up in rivers where they settle and where a portion can be dissolved into the water column in response to changes in the physico-chemical conditions of the site and under the action of indigenous microorganisms which later can interact with the food chain and pose a potential danger of toxicity to humans and other living organisms. In this study, we have chosen to work on Al-Ghadir River which represents an exceptional and an original case of pollution where the height of sediments, including several types of pollutants, is more than one meter. The aim of this work was to understand and to evaluate the role of the microbial compartment in the sediments of the Al-Ghadir River, which is the most polluting source to the Mediterranean, on the mobility of metals and their effects on underground water. This study was realized in two series of experiments (batch and soil column) with situations similar to those found in the river. A physico-chemical and chemical characterization of the studied sites was conducted as a first step to begin, after that, with the experimental approach which was used to isolate the physico-chemical processes from those which are attributable to microbiological activity. In the experiments conducted in closed reactors (batch), results obtained showed that the microbial activities are correlated with the strong dissolution of metals, especially for Fe, Mn, Pb, Cu and Zn. Iron appeared the most solubilized element and its solubilisation was correlated with the other trace metals suggesting that these metals are associated to iron oxides. This hypothesis was confirmed by sequential extraction procedure indicating the presence of iron-reducing bacteria, which, during the fermentation of glucose and the production of organic acids, reduced iron oxides. These later have led to the dissolution of trace metals and to a change in the bacterial populations which were detected after five days of incubation by the microbiological and the genetic studies. The effect of the bacteria on the mobilization of metals in sediments was then studied in hydrodynamic columns, under conditions similar to those in the field. Results obtained showed that: (i) Studied metals are not leached in the same order and showed the following order (in μg/l): Fe > Mn > Cd > Zn > Cu > Pb ≥ Cr; (ii) Metals will reprecipitate on the neoformed phases after the system returns to equilibrium. Studies of the distribution profile of metals in columns showed that metals were leached homogenously from the sediments during incubation. This distribution was shown to depend on the height of the sediment where the re-distribution was shown at its maximum at the surface of the column sediments (0-10 cm) and became null at a depth between 10 and 25 cm. This phenomenon is explained by the fact that the metals after being dissolved and passed into solution, were then readsorbed to the negative electrochemical, neoformed and colloidal sediment phases which explains the decrease in the concentration of metals in the leachate obtained in the laboratory and suggests that the mechanism of trapping of metals in the column limits the migration of these later to underground water, as the adsorption capacity of present colloïds is not reached and the system is at equilibrium

Cette etude a permis de visualiser assez correctement, a l'echelle des secteurs etudies, l'etat des nappes phreatiques dont la teneur en nitrates est toujours critique et celles ou la qualite naturelle est suffisante et conforme aux normes de potabilite reglementaires. L'evolution de la qualite physico-chimique des nappes du secteur d'etude a ete suivie sur une periode de 8 ans (1986 a 1994) a partir des prelevements effectues in situ. Le traitement de l'ensemble des resultats par deux procedes d'analyse multidimensionnelle des donnees brutes nous a permis d'etablir des representations simplifiees de sites par la definition des zones caracteristiques des criteres etudies: mineralisation et pollution. L'exploitation des resultats montre que plus de 2/3 des nappes souterraines du territoire sont atteintes par la pollution, surtout dans la partie nord du luberon (goult, joucas, roussillon). Dans l'optique ainsi decrite, nous avons mis en evidence l'importance de l'evaluation initiale des nappes souterraines, le diagnostic et la caracterisation de la situation dans laquelle nous mettons en relief, comme instrument methodologique, l'elaboration des zones de vulnerabilite et des cartes d'isoconcentrations. Ces cartes sont importantes car elles contribuent a l'analyse de l'extension du probleme aussi bien qu'a l'identification des sources potentielles de pollution, responsables du probleme. Ainsi, les efforts de recherche et de developpement supplementaires sont requis pour ameliorer la gestion permanente des engrais azotes a l'echelle du territoire etudie, pour accorder les solutions de court et de moyen termes de lutte contre la pollution des eaux des nappes souterraines par les nitrates

Dans ce travail, un outil de modelisation mathematique a ete mis au point pour modeliser de facon simple et rapide, et avec une precision acceptable, le transport des nitrates d'origine agricole dans les eaux souterraines. Les donnees necessaires pour l'utilisation de cet outil de modelisation peuvent etre recueillies sur une annee, avec un nombre restreint de mesures in situ. Le modele peut etre applique a une nappe libre alimentant une station de pompage et sur laquelle l'impact de la pollution nitratee d'origine agricole est tres fort. L'outil de modelisation est constitue d'un modele de transport en zone saturee, developpe en langage de programmation turbo-pascal et integre dans un systeme d'information geographique (idrisi). Le sig joue un role d'interface pour le modele et permet une saisie rapide des donnees de modelisation. Un certain nombre de simplifications apportees a la theorie du modele permet de restreindre le nombre de donnees necessaires a la simulation : - le modele est base sur un principe convectif pur (la dispersion etant negligee) ; - il traite egalement l'evolution annuelle de la piezometrie de la nappe par une interpolation mathematique entre la piezometrie des hautes eaux et des basses eaux. Le modele de transport, ne gerant pas l'hydrodynamisme de l'aquifere, a ete couple avec un modele hydrodynamique : modflow. Le modele de transport a egalement ete couple avec un modele de transfert de nitrates en zone non saturee : agriflux. Cet outil de modelisation, teste sur deux sites d'etude du poitou-charentes, a donne pour chacun des resultats de modelisation satisfaisants, assurant ainsi la validation du modele. Une modelisation parallele, conduite pour les deux sites avec un modele de transport classique (mt3d, couple avec modflow), a permis d'obtenir des resultats tres proches des premiers, permettant ainsi une validation complementaire de l'outil de modelisation.

Il est désormais bien reconnu que les activités agricoles sont à l'origine d'une grande part de la pollution des nappes souterraines par les ions nitrate. Le cas des plaines alluviales est particulièrement intéressant puisqu'elles associent la présence d'un sol riche et profond, très favorable à l'agriculture, et d'une nappe alluviale peu profonde. Dans ce travail nous nous sommes intéressés à deux types de plaine alluviale. La plaine alluviale de la rivière Alegria (Pays-Basque ; Espagne) représente le cas d'une nappe alluviale avec un cours d'eau de faible importance. La recharge de l'aquifère se fait alors principalement par l'infiltration et la percolation de l'eau à travers la zone non saturée du sol. Dans une telle situation les fuites de nitrate sous les parcelles agricoles influencent donc significativement les concentrations en nitrate de la nappe. La modélisation de deux situations culturales (une culture de pommes de terre en 1993 et une culture de betteraves à sucre en 2002) avec le modèle de culture STICS a permis d'une part de confirmer que les pratiques agricoles avaient un impact significatif sur l'évolution des concentrations en nitrate de la nappe, et d'autre part d'expliquer en partie la diminution des concentrations en nitrate de la nappe qui a été observé entre les études (1993 et 2002). La plaine alluviale de la Garonne correspond à une situation ou les concentrations en solutés de la nappe sont influencées par les échanges nappe-zone non saturée mais également par les échanges nappe-rivière. Le couplage des sorties du modèle STICS (drainage et concentration en nitrate) avec le modèle hydro-biogéochimique 2SWEM a permis de rendre compte de ces deux types d'interactions, et ainsi d'une part d'expliquer la répartition spatiale des concentrations en nitrate dans la nappe alluviale, et d'autre part d'évaluer l'impact de modifications des pratiques agricoles sur ces concentrations (notamment l'effet des Cultures Intermédiaires Piège À Nitrate)
It is now, well recognized that agricultural activities are responsible for an important part of the groundwater nitrate pollution. The case of the alluvial plains is particularly interesting because they associate the presence of a rich and deep soil, very favourable to the agriculture, and shallow alluvial groundwater. In this work we are interested in two types of alluvial plain. The alluvial plain of the Alegria River (Pays-Basque, Spain) represent the case of an alluvial plain with a small river. The recharge of the aquifer is mainly made by the infiltration and the percolation of the water through the not saturated zone of the soil. In such situation the nitrate leaching under the agricultural plots influences significantly the groundwater nitrate concentrations. The modelling of two crops (a potato crop in 1993 and a sugar beet crop in 2002) with the model the STICS soil-crop allowed on one hand to confirm that the agricultural practices had a significant impact on the evolution of the groundwater nitrate concentrations, and on the other hand to explain partially the decrease of the concentrations which was observed between the studies (between 1993 and 2002). The alluvial plain of the Garonne corresponds to a situation where the groundwater solutes concentrations are influenced by the exchanges between not saturated zone and the groundwater but also by the exchanges between groundwater and river. The coupling of the STICS model outputs (drainage and concentration in nitrate) with the hydro-biogeochemical model 2SWEM allowed to simulate these two types of interactions, and so, on one hand to explain the spatial distribution of the groundwater nitrate concentrations, and on the other hand to estimate the impact of modifications of the agricultural practices on these concentrations (notably the effect of the catch crop)