Evolution de la composition chimique des ruisseaux vosgiens : Analyse rétrospective et effet d'un amendement calco-magnésien

Evolution of chemical composition of stremas in the Vosges mountains : Long term and liming studies

• Auteur / Autrice : Nicolas Angeli
• Direction : Étienne Dambrine
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géosciences
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Nancy 1
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université Henri Poincaré Nancy 1. Faculté des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Sols -- Chaulage

Qualité de l'eau

Eaux continentales -- Acidification

Bassins hydrographiques

Vosges (France ; massif)

France

Cours d'eau

Résumé

Ce travail repose sur une analyse historique et fonctionnelle des changements de composition des ruisseaux suite à l'évolution des polluants atmosphériques depuis cinquante ans et à un amendement expérimental total de bassin versant. L'analyse historique montre une acidification et une déminéralisation continue des eaux sur grès depuis 50 ans. Sur granites riches en minéraux altérables, l'acidité et la minéralisation des eaux ont diminué depuis 30 ans. Sur les granites à plagioclase qui fournissent une large proportion des eaux acides du massif, les eaux se sont déminéralisées depuis 20 ans, et les teneurs en Al ont baissé depuis dix ans, mais sans que le pH n'ait changé. L'apport d'un mélange de dolomie/calcaire dolomitique, gypse et KCl a provoqué une augmentation brutale et durable des teneurs en Ca, Mg et du pH des eaux d'un bassin versant sur granite à plagioclase sodique. L'analyse de la dynamique du traceur chlorure montre que les eaux de sol alimentent rapidement les zones humides et le ruisseau, tandis qu'une faible fraction s'infiltre profondément dans l'arène. Sur grès, mis à part un effet immédiat dans la crue suivant l'amendement, l'augmentation des concentrations en éléments issus de l'amendement est très faible. L'essentiel du chlorure apporté et du Ca et Mg solubilisés pénètre profondément dans les sols sableux perméables, sans atteindre le ruisseau. Un faisceau d'arguments isotopiques, hydrologiques et chimiques suggère que le temps de transfert de l'eau et des éléments minéraux de la surface des sols au ruisseau est de plusieurs décennies. Ce travail permet de proposer une politique raisonnée de correction de l'acidité des eaux dans le massif vosgien.

Our work is based on (1) a functional analysis of a long term in the chemical composition of streams since fifty-years, (2) an experimental liming of catchments. The historical analysis showed an acidification and a continuous demineralization of water draining sandstone since fifty years. The acidity and the mineralization of streams draining granites rich on weatherable minerals have decreased since thirty years. In the area covered by granites rich in Na plagioclase, which is drained by many acid streams, mineralization has decreased since twenty years and Al concentration have decreased since ten years, without pH changes. The experimental input of dolomite and dolomitic limestone, gypsum and KCl has caused a sudden and durable increase in Ca, Mg and pH in the stream of granitic catchment riche in sodium plagioclase. The dynamic of chloride showed a rapid contribution of soil waters to the humid area and stream, while a small fraction has infiltrated deeper into the soil. On sandstone, except a direct effect during the flood following the liming, the increase of concentrations was very small. The majority of chloride, Ca and Mg are infiltrated deeper into the permeable sandy soils, without contributing directly to the stream flow. Hydrologic, isotopic, chemical arguments suggest that the mean residence time of water and mineral elements in catchment is of several decades This work supports the scientific material for a reasoned politic of acidity correction of stream water in the Vosges mountains.