The anthropogenic perturbations of the hydrographical network of the Garonne basin's, cases of metals and nitrates
Perturbations anthropiques du réseau hydrographique du bassin de la Garonne, cas des metaux et des nitrates
Résumé
The Garonne's basin, the second largest French basin (52000 km2 at Mas d'Agenais), is subject to anthropogenic pressures dues to agricultural, domestics and industrials humans activities.
A one-year hydrological sampling of the Garonne's and if its tributary's water highlights significant enrichments for a large type of trace metal elements (TME : Pb, Cr, Ni, Cu, Zn...). It appears that most of those metals elements in trace quantity (ppb) have a particular transport in the river. Many arguments speaking in favour for a one major diffuse source pollution origin of those enrichments: the rains. However, some specific enrichments due to local industrial activities are observed (case of Cr in the Agout). The balance flux [enter : rains), out : the outlet of the catchment basin] show a storage of some metals, probably in soil and in the river bed sediments.
The follow-up of majors flux elements (NO3-, Cl-, SO42-, Mg2+, Ca2+, K+, Na+) and especially of nitrate, in a Garonne stretch upstream to downstream of the Toulouse urban area was performed at a summer low water level period. The anthropic contribution to the river water composition from the urban area was estimated and indicated that NO3-, Cl-, K+ and Na+ represent the most important contributions of the anthropic inputs. Some of those elements, nitrates and potassium, are partially eliminated along this stretch. This looses may be attributed to biological activity (grow of biofilms) that appears in the Garonne river bed, especially in this critical period of anoxic water conditions (less oxygen).
The specific study of nitrate behaviour in a the Garonne riverbank wetland (Monbéqui site) pointed up the capacity of those sites to eliminate this nitrogen compound. Those wetland are the scene of the confluence between the Garonne river water and groundwater, favourable to the development of numerous biogeochemical processes. We identify and quantify strong biological consumption of nitrates in the mixing zone between Garonne water and groundwater. It results from the couple effect of organic matter oxidizing, aerobic respiration, denitrification and reduction of Mn and Fe oxides. On the contrary, nitrification of the ammonium that may originate from the depth groundwater and/or the soil may occur in the zone where the groundwater flows out to the Garonne.
A one-year hydrological sampling of the Garonne's and if its tributary's water highlights significant enrichments for a large type of trace metal elements (TME : Pb, Cr, Ni, Cu, Zn...). It appears that most of those metals elements in trace quantity (ppb) have a particular transport in the river. Many arguments speaking in favour for a one major diffuse source pollution origin of those enrichments: the rains. However, some specific enrichments due to local industrial activities are observed (case of Cr in the Agout). The balance flux [enter : rains), out : the outlet of the catchment basin] show a storage of some metals, probably in soil and in the river bed sediments.
The follow-up of majors flux elements (NO3-, Cl-, SO42-, Mg2+, Ca2+, K+, Na+) and especially of nitrate, in a Garonne stretch upstream to downstream of the Toulouse urban area was performed at a summer low water level period. The anthropic contribution to the river water composition from the urban area was estimated and indicated that NO3-, Cl-, K+ and Na+ represent the most important contributions of the anthropic inputs. Some of those elements, nitrates and potassium, are partially eliminated along this stretch. This looses may be attributed to biological activity (grow of biofilms) that appears in the Garonne river bed, especially in this critical period of anoxic water conditions (less oxygen).
The specific study of nitrate behaviour in a the Garonne riverbank wetland (Monbéqui site) pointed up the capacity of those sites to eliminate this nitrogen compound. Those wetland are the scene of the confluence between the Garonne river water and groundwater, favourable to the development of numerous biogeochemical processes. We identify and quantify strong biological consumption of nitrates in the mixing zone between Garonne water and groundwater. It results from the couple effect of organic matter oxidizing, aerobic respiration, denitrification and reduction of Mn and Fe oxides. On the contrary, nitrification of the ammonium that may originate from the depth groundwater and/or the soil may occur in the zone where the groundwater flows out to the Garonne.
Le bassin de la Garonne, deuxième plus grand bassin français de par sa superficie (52000 km2 au Mas d'Agenais), fait l'objet de pressions anthropiques liées aux activités humaines agricoles, domestiques et industrielles.
Le prélèvement des eaux de la Garonne et de ces principaux affluents sur une année hydrologique a permis de détecter des enrichissements significatifs pour un grand nombre d'éléments en trace métalliques (ETM : Pb, Cr, Ni, Cu, Zn...). Il s'avère que la plus part de ces éléments métalliques en quantité de trace (ppb) sont éventuellement transportés sous forme particulaire par les rivières. De nombreux arguments vont dans le sens d'une source majeure diffuse de pollution à l'origine de ces enrichissements : les pluies. Toutefois, certains enrichissements spécifiques liés à des activités industrielles locales sont observées (cas du Cr sur l'Agout). Les bilans des flux [entrée (pluies), sortie (exutoire)] ont mis en évidence le stockage de certains métaux, vraisemblablement dans les sols et les sédiments du lit de la Garonne.
Le suivi des flux d'éléments dissous majeurs (NO3-, Cl-, SO42-, Mg2+, Ca2+, K+, Na+) et plus spécialement des nitrates, en période de basses eaux estivales (50 m3/s), dans les eaux d'un tronçon de Garonne Toulousaine, a permis la caractérisation et la quantification des apports anthropiques spécifiques en NO3-, Cl-, K+ et Na+ liés à cette agglomération. Certains de ces éléments, nitrates et potassium, sont partiellement éliminés tout au long de ce tronçon. Cette consommation peut être attribuée à l'activité biologique qui se développe dans le lit de la Garonne (développement du biofilm) dans ces périodes critiques où les eaux sont plus anoxiques (moins oxygénées).
L'étude plus spécifique du devenir des nitrates dans une zone humide riveraine de la Garonne (site de Monbéqui) a mis en exergue les capacités de ces sites à éliminer ce composé azoté. Ces zones humides sont le théâtre de la rencontre entre les eaux de la Garonne et de la nappe, propice au développement de nombreux processus biogéochimiques. Nous avons identifié et quantifié de fortes consommations biologiques en nitrates dans les zones de mélange entre la Garonne et la nappe. Cela résulte des effets couplés de l'oxydation de la matière organique, de la respiration aérobie, de la dénitrification et de la réduction des oxydes et hydroxydes de Mn et de Fe. Au contraire, dans les zones de sortie de nappe vers la Garonne, il semblerait qu'il y ait nitrification de l'ammonium probablement originaire des profondeurs de la nappe et/ou des sols.
Le prélèvement des eaux de la Garonne et de ces principaux affluents sur une année hydrologique a permis de détecter des enrichissements significatifs pour un grand nombre d'éléments en trace métalliques (ETM : Pb, Cr, Ni, Cu, Zn...). Il s'avère que la plus part de ces éléments métalliques en quantité de trace (ppb) sont éventuellement transportés sous forme particulaire par les rivières. De nombreux arguments vont dans le sens d'une source majeure diffuse de pollution à l'origine de ces enrichissements : les pluies. Toutefois, certains enrichissements spécifiques liés à des activités industrielles locales sont observées (cas du Cr sur l'Agout). Les bilans des flux [entrée (pluies), sortie (exutoire)] ont mis en évidence le stockage de certains métaux, vraisemblablement dans les sols et les sédiments du lit de la Garonne.
Le suivi des flux d'éléments dissous majeurs (NO3-, Cl-, SO42-, Mg2+, Ca2+, K+, Na+) et plus spécialement des nitrates, en période de basses eaux estivales (50 m3/s), dans les eaux d'un tronçon de Garonne Toulousaine, a permis la caractérisation et la quantification des apports anthropiques spécifiques en NO3-, Cl-, K+ et Na+ liés à cette agglomération. Certains de ces éléments, nitrates et potassium, sont partiellement éliminés tout au long de ce tronçon. Cette consommation peut être attribuée à l'activité biologique qui se développe dans le lit de la Garonne (développement du biofilm) dans ces périodes critiques où les eaux sont plus anoxiques (moins oxygénées).
L'étude plus spécifique du devenir des nitrates dans une zone humide riveraine de la Garonne (site de Monbéqui) a mis en exergue les capacités de ces sites à éliminer ce composé azoté. Ces zones humides sont le théâtre de la rencontre entre les eaux de la Garonne et de la nappe, propice au développement de nombreux processus biogéochimiques. Nous avons identifié et quantifié de fortes consommations biologiques en nitrates dans les zones de mélange entre la Garonne et la nappe. Cela résulte des effets couplés de l'oxydation de la matière organique, de la respiration aérobie, de la dénitrification et de la réduction des oxydes et hydroxydes de Mn et de Fe. Au contraire, dans les zones de sortie de nappe vers la Garonne, il semblerait qu'il y ait nitrification de l'ammonium probablement originaire des profondeurs de la nappe et/ou des sols.
Mots clés
water
river
anthropic
metals
dissolved fraction
total fraction
particle
enrichment factor
matter flux
urban area
waste-water treatment plant
oxidize-reduction reaction
breathing
aerobic
anaerobic
organic mater
dissolved organic carbone
oxides
hydroxides
Ce
eau
rivière
anthropique
métaux
fraction dissoute
fraction totale
particules
facteur d'enrichissement
flux de matière
nitrates
agglomération urbaine
station d'épuration
oxydoréduction
respiration
aérobie
anaérobie
matière organique
carbone organique dissous
dénitrification
nitrification
oxydes
hydroxydes
Mn
Fe
Ce.