Étude expérimentale du cycle du carbone en régions karstiques : apport du carbone organique et du carbone minéral à la connaissance hydrogéologique des systèmes : site expérimental de Vaucluse, Jura, Larzac, région montpelliéraine, Nerja (Espagne)

• Auteur / Autrice : Christelle Batiot-Guilhe
• Direction : Bernard Blavoux
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Hydrogéologie
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Avignon

Mots clés

Mots clés contrôlés

Carbone

Résumé

L'objectif premier de ce travail est d'établir un inventaire des concentrations en COT (Carbone Organique Total) à l'exutoire d'aquifères karstiques soumis à différentes conditions climatiques et environnementales. Dix-sept sources réparties sur cinq sites ont fait l'objet d'un suivi hydrodynamique, hydrochimique et isotopique (pH, conductivité électrique, température, chimie des majeurs, carbone 13), COT et COD. Elles ont été étudiées à pas de temps bimensuel (voire journalier en crue) sur un à deux cycles hydrologiques (2001-2002, et/ou 1999-2001). Les teneurs en COT aux exutoires des différents systèmes suivis varient de 0,4 à 6mg/l et de 0,7 à 2,6 mg/l en moyenne. Leurs variations sont liées au mode de fonctionnement des aquifères karstiques. Les facteurs influençant le plus le cycle du COT en milieu karstique sont : (1)l'importance du couvert végétal et du sol, (2)les conditions d'infiltration, (3)le développement de la karstification, et (4)l'influence anthropique. La sensibilité des différents traceurs utilisés dans l'étude du transit de l'eau en milieu karstiquea été étudiée. Le COT est alors apparu comme le marqueur le plus sensible de l'infiltration rapide au sein de l'aquifère. La complémentarité du COT et du magnésium a également été mise en évidence. L'utilisation conjointe de ces deux traceurs et du [delta]13CCMTD a permis la caractérisation des différents types d'eau s'écoulant de l'exutoire. L'analyse du COT a été réalisée par spectrofluorimétrie afin de caractériser de façon qualitative sa nature. Les composés dominants sont de type humique et proviennent du sol. La nature du COT varie de façon saisonnière, et diffère au printemps et à l'automne. L'intensité de fluorescence (pour un couple de [lambda]Exc-[lambda]Em donné) constitue tout comme le COT un traceur sensible de l'infiltration rapide. L'étude synchrone de leurs variations au cours du cycle hydrologique permet de caractériser de façon qualitative la nature du COT

This work aims primarily as setting an inventory of TOC contents coming out of karstic aquifers under diverse climatic and environmental conditions. For that, hydrodynamical, hydrochemical (pH, EC, T, major ions, DOC and TOC) and isotopic (carbon-13) parameters from 17 different springs over 5 areas were studied. Each spring has been studied twice every month (and even more so daily when flooded) on one or two hydrological cycles (2000-2001 and/or 1999-2001). TOC contents coming out of the springs show variations from 0. 4 to 6 mg/l and from 0. 7 to 2. 6 mg/l in average. These fluctuations depend on the way each karstic aquifer does work. The factors playing the most on the TOC cycle in a karstic environment are : (1) the characteristics of the soil and the density of the surrounding vegetation, (2) the conditions of infiltration, (3) the development of karstification, (4) and the anthropogenic influence. Then we have studied the level of sensitivity of the different tracers of fast infiltration into aquifer. The complementarity characteristic between TOC and magnesium has been stressed as well. These two elements used together with the [delta]13CTDIC have made the characterisation of the different kinds of waters coming out at the spring possible (fast infiltration, waters coming from unsaturated or saturated areas). TOC analysis has been realised through fluorescence spectroscopy in order to determine qualitatively its nature. The main compounds are of humic type and originate from the soil. The nature of the TOC changes according to the season and is different in spring and in automn. The intensity of fluorescence is just like the TOC, a tracer that is sensitive to fast infiltration. Thanks to the simultaneous study of their variations all through the hydrological cycle, the very nature of the TOC can be qualitatively characterised