Parcours Hydrologie-Hydrogéologie Estimation de l’impact ...m2hh.metis.upmc.fr/wp-content/uploads/arch/memoires2012/DENTZ… · Guipereux (27 September 2010), Souchard (16 March

1

Université Pierre et Marie Curie, École des Mines de Paris & École Nationale du Génie Rural des Eaux et des Forêts

Master 2 Sciences de l’Univers, Environnement, Ecologie

Parcours Hydrologie-Hydrogéologie

Estimation de l’impact de banquettes de sédiments sur la qualité de

l’eau d’une rivière et influence de la végétation Jacques Dentzer

M. Philippe Moncaut, M. Jean-Marie Mouchel, Mlle Cécile Bellot

SIVOA (Viry-Châtillon) Laboratoire Sisyphe (Université Pierre et Marie Curie)

Février-Juillet 2012

2

Abstract This study took place at Viry-Châtillon in France, for the SIVOA Syndicat mIxte de la Vallée de l’Orge Aval. The Orge river is a left tributary of the Seine river, which joins it at Athis Mons and Viry-Châtillon. In order to ameliorate the quality of water body ecology, European countries are required by the Water Framework Directive of the European Parliament (23 October 2000) to restore the continuity of aquatic environments. Consequently the SIVOA has removed three dams : Guipereux (27 September 2010), Souchard (16 March 2010) and Vaucluse (28 April 2010). One of the main modifications is that sediment banks have emerged at Longpont-sur-Orge and Epinay-sur-Orge which were previously submerged. These banks are now affected by fluctuating water levels and plants have invaded these areas. In this context, the aim of the study is to evaluate the impact of these sediment banks on the water quality of the river. The research was conducted using core samples of sediment taken from one of the banks at Longpont-sur-Orge. By means of experimentation, factors such as the presence of vegetation, including two collected species, Scirpus Sylvaticus and Lycopus Europaeus, water levels, duration of flooding, and depth of the core samples were studied. Sixty floods on fourteen core samples were simulated. The duration of flooding was from 1 to 4 days using water from the Orge river, with the water being sampled at every five centimeters. Then, samples were analysed by chromatography systems and spectroscope. The main results are, first and foremost, a strong denitrification of nitrates and nitrites. These were both depleted even during short flooding of one day. Inversely, ammonium concentrations increased. Furthermore, these ions were influenced by the presence of vegetation and perhaps also bioturbation. Indeed, these two factors enlarge the oxic/anoxic interface. In addition, the PO4--- concentrations decreased after a flood. This may be a link to the drop in water levels which led to the oxidation of soil and to a sharp increase of adsorption and complexation of P. Next, sulfates. One suggestion is that it could be produced by the dissolution of the sulfates’ salts. Finally, these results should be considered carefully as these experiments are based on sediment core samples and were not conducted in situ. To conclude, the aim of this study was to observe the processes occuring within the sediments at the bank scale, which will be reused to explain the biogeochemical phenomena at the river scale.

3

Sommaire Abstract p2 I) Introduction p5 II) Contexte et problématique de l’étude p6 II.1) L’Orge, le SIVOA et la thématique de thèse de Cécile Bellot p6 II.2) La problématique du stage p7 III) Méthodologie et protocole p9 III.1) Protocole et méthodologie de terrain p9 Localisation des prélèvements : la banquette amont à Longpont-sur-Orge p9 Des banquettes de sédiments soumises à des fluctuations du niveau d’eau p9 La végétation p10 Conception et fabrication du matériel de prélèvement de carottes p11 III.2) Conception et fabrication du matériel et du protocole de laboratoire p12 Contraintes et choix méthodologiques p12 Déroulement d’une séquence de noyage p13 Bilan des séquences et facteurs mis en jeu p13 Découpage des carottes, humidité, matière organique p14 Expériences sur des sédiments de différentes localisations de l’Orge p14 Expériences en batchs p14 Expériences de dissolution p15 III.3) Analyses des prélèvements d’eau p15 Analyses par chromatographie ionique p15 Dosage par colorimétrie des orthophosphates et nitrites p15 Grandeurs et éléments non mesurés p15 III.4) Traitements des données p16 IV) Résultats et interprétations p17 IV.1) Bilans en sédiments, en eau, en matière organique et en végétaux p17 Observations lors des séquences et lors du découpage des carottes de sédiments p17 Bilan massique des plantes p17 Bilan en sédiments et en eau par carottes p18 Bilan en eau et en sédiments par tranches de carottes p19 Humidité et matière organique par tranches de carottes p19 Humidité et matière organique de sédiments de l’Orge p19 IV.2) Premier bilan des concentrations en ions avant et après une crue p20 Concentrations moyennes des différents prélèvements d’eau de l’Orge p20 Evolutions des concentrations lors des soixante simulations de crue p20 IV.3) Etude des facteurs influençant les concentrations en ions p22 IV.3.1) Les formes azotées p22 Un premier constat, une dénitrification des nitrates et des nitrites p22 Calculs des taux de dénitrification et des pertes/gains initiaux en batch p22 Teneur en carbone organique et taux de dénitrification : à Longpont et aux autres localisations p23 Temps nécessaire à la dénitrification p23 Hypothèses sur les mécanismes liés à l’ammonium p24 Mécanismes de nitrification dans les sédiments de la banquette Longpont p25 Les formes azotées et le facteur végétation p26 Fréquence et niveau des noyages p27

4

IV.3.2) Les orthophosphates p27 Un premier constat de baisse de la concentration en PO4--- à la suite du noyage p28 Orthophosphates issus du sédiment p28 Teneurs en orthophosphates en fonction de la profondeur p28 Contenu en orthophosphates selon les sédiments et le carbone organique p29 Autres facteurs pouvant influencer les orthophosphates p30 IV. 3.3) La problématique des sulfates p30 Une forte augmentation des sulfates p30 Précisions sur les formes et sources du soufre p30 Hypothèse d’une dénitrification autotrophe à l’origine des sulfates p30 Hypothèse de dissolution de sels de sulfates p30 Mécanismes d’oxydation des sulfures et de réduction de sulfates p32 Autre hypothèse concernant la production de sulfates : la réduction du fer p33 Sulfates et plantes p33 IV.3.4) Les éléments et grandeurs non mesurés p34 Le dioxygène p34 Le fer p34 Le pH p34 Le potentiel redox du milieu p34 IV.3.5) Une proposition de scénario des étapes subies par la banquette Longpont p34 Phase I jusqu’ à l’abaissement du clapet le 16 mars 2010 p34 Phase II du 16 mars 2010 jusqu’aux prélèvements de mai 2012 p35 Phase III de noyages en laboratoire p35 V) Conclusions p36 Remerciements p37 Annexes IV.1: Photographies des carottes de sédiments p38 Annexe IV.2 : Volumes injectés et prélevés pour les carottes avec un noyage total p42 Annexe IV.2 : Volumes injectés et prélevés pour les carottes avec un noyage partiel p43 Annexe IV.3 : Masses humides et sèches pour les carottes avec un noyage total p44 Annexe IV.3 : Masses humides et sèches pour les carottes avec un noyage partiel p45 Annexe IV.4 : Pourcentages d’humidité et de matière organique pour les carottes avec un noyage total p46 Annexe IV.4 : Pourcentages d’humidité et de matière organique pour les carottes avec un noyage partiel p47 Annexe IV.5 : Concentrations en Ca++, Mg++, K+, Na+, Cl-, Br- (mg/L) de toutes les séquences de noyage p48 Annexe bibliographique p49 Résumé p51

5

I) Introduction La directive-cadre sur l’eau du 23 octobre 2003 amène les Etats européens à repenser leur gestion des masses d’eau. Le volet concernant la qualité de l’eau se traduit entre autres par des indicateurs physico-chimiques, écologiques et hydromorphologiques. Dans le but d’atteindre le bon état écologique d’ici à 2015, le SIVOA a parmi ses programmes, celui de rétablir la continuité des masses d’eaux sur un premier tronçon de l’Orge (91). Ainsi en 2010, trois premiers clapets qui sont des barrages mobiles, ont été abaissés. Ces changements font l’objet d’études dont une thèse CIFRE en cours. Parmi les phénomènes observés, des banquettes de sédiments ont émergé. L’enjeu de ce stage, financé par le SIVOA, est l’estimation de l’impact des banquettes de sédiments sur la qualité de l’eau d’une rivière et l’influence de la végétation. Cette étude va se composer suivant une partie sur le contexte et la problématique, qui sera suivie par la méthodologie et le protocole mis en œuvre afin de répondre aux objectifs. Cette partie détaillera les étapes du protocole, du terrain au traitement des données en passant par les expériences de laboratoire et les analyses des prélèvements. Enfin, les résultats seront présentés suivant premièrement les bilans en eau, sédiments et végétaux et ensuite suivant les nutriments, azote et phosphore et les autres éléments analysés.

6

II) Contexte et problématique de l’étude II.1) L’Orge, le SIVOA et la thématique de thèse de Cécile Bellot L’Orge est un affluent en rive gauche de la Seine, qui prend sa source cinquante kilomètres en amont à Saint-Martin de Bréthencourt dans les Yvelines et qui conflue avec la Seine à Viry Châtillon et à Athis Mons (91). La surface du bassin versant, qui est fortement urbanisée en partie avale, est de 952 km2 et le SIVOA qui est le Syndicat mixte de la Vallée de l’Orge Aval, est responsable de la vallée d’Arpajon à Athis-Mons. A l’origine, une association de meuniers a été fondée en 1844, puis un syndicat a vu le jour en 1929, aujourd’hui les activités du SIVOA concernent à la fois le réseau hydrologique, le réseau d’assainissement, mais aussi les alentours directs de la rivière. La rivière comme le bassin versant sont anthropisés ce qui est la conséquence de différentes activités depuis le XIXe siècle : recalibration des berges, approfondissement…L’Orge coule sur le coteau de la vallée et non plus en fond de vallée et elle est perchée par rapport à la nappe (ce qui n’est pas schématisé sur la figure ci dessous (Fig. II.1). En ce qui concerne la situation géologique, l’Orge entaille les structures géologiques du bassin de Paris (Fig. II.1).

Fig. II.1 Coupes géologiques de la vallée de l’Orge (interprétation de cartes topographiques de l’IGN et de la carte topographique du BRGM par Fluvial.IS, modifiée de (Bellot, 2012)

L’Orge a un débit moyen en période d’étiage d’environ 1,3 m3/s et et un débit moyen en période de hautes eaux de 3,3 m3/s. Pour une période de retour de deux ans à Epinay-sur-Orge le débit instantané de crue est estimé à environ 11m3/s.(REF Frysou).

Fig. II.2 : Débits moyens mensuels (sur 31 ans) au Breuil à Epinay-sur-Orge (bassin versant de 632 km2)(source :

www.hydro.eaufrance.fr)

7

Afin d’améliorer la qualité écologique des cours d’eau, la Directive Cadre Européenne sur l’Eau datant du 23 octobre 2000 demande de rétablir la continuité des milieux aquatiques. Les conséquences sont nombreuses en terme de circulation de la faune et du transport sédimentaire mais également en ce qui concerne la qualité du milieu, ce qui est encore peu documenté et nécessite d’être évalué. Ainsi, le SIVOA a entrepris dès 2010 l’effacement de trois premiers clapets (Guipereux (27/09/10), Souchard (16/03/10) et Vaucluse (28/04/10) (Fig. II.3 )) qui permettaient de relever les niveaux d’eau aux clapets respectivement de 0,5 m, 1,3 m et 1m. Cette zone de 6km de continuité est l’objet d’étude de la thèse de Cécile Bellot sur l’hydromorphologie, le transport solide, la faune et la flore, la qualité de l’eau, les flux biogéochimiques. II.2) La problématique du stage L’une des modifications est la mise hors d’eau, à l’air libre, de banquettes de sédiments, en particulier à Longpont sur Orge à la Guinguette, et à Vaucluse (encadrés de la figure II.3)), qui étaient initialement sous le niveau d’eau et qui sont soumises actuellement aux variations du niveau de la rivière, alors que ces dernières ne sont plus régulées par les clapets. D’autre part, ces banquettes se sont progressivement végétalisées (Fig. III.1). La question qui se pose concerne donc le rôle, l’impact de ces banquettes sur la qualité de l’eau de la rivière, sur les flux biogéochimiques,

Fig. II.3 : Zone d’étude et différents travaux menés dans le cadre de la thèse de Cécile Bellot (source Bellot (2012))

8

alors qu’elles sont probablement le siège de transformations actives des nutriments comme l’azote et le phosphore par exemple. En effet, à partir de ces premiers schémas (Fig. II.4 , Fig. II.5, Fig. II.6 ) extraits de la thèse de Cyril Moneron (2000), les questions de variations du niveau d’eau dans les sédiments et ainsi des horizons aérobies, anaérobies mais aussi la présence de plantes sont au cœur des facteurs influençant les mécanismes de l’azote et du phosphore.

Des questions soulevées concernent les processus de dégradation de la matière organique en cours dans les sédiments de l’Orge : processus aérobie ou anaérobie, dénitrification, sulfato-réduction et en conséquence de la minéralisation de cette matière, des quantités d’ammonium, de phosphore.

D’autre part, au sein des cycles, différents mécanismes peuvent avoir lieu simultanément ou exclusivement suivant le milieu, à la fois pour les formes azotées étudiées NO3-, NO2-, NH4+ avec entre autres la dénitrification, la réduction dissimilative, la nitrification, mais aussi pour les orthophosphates entre la précipitation et la minéralisation par exemple. Puis plus globalement, le bilan sur la qualité de l’eau de l’Orge est en question, est-ce que le noyage des banquettes en anaérobiose peut entraîner une réduction des formes azotées par dénitrification et au contraire une augmentation des orthophosphates par relarguage? Ainsi, pour étayer ces questions, le sujet de stage est intitulé : « Estimation de l’impact de banquettes de sédiments sur la qualité de l’eau d’une rivière et influence de la végétation ». Au moyen d’expérimentations en laboratoire sur des carottes de sédiments, les objectifs sont d’étudier les principaux facteurs influençant la qualité de l’eau interstitielle des banquettes, en prenant donc en compte, entre autres, la végétation, le type de sédiments et des durées variables de noyage.

Fig. II.5 et II.6: Cycles de l’azote et du phosphote (Moneron, 2000)

Fig. II.4 : Séquence de réduction des accepteurs d ‘électrons (Moneron, 2000)

9

III) Méthodologie et protocole Avant d’obtenir de premiers résultats, il a fallu développer pendant le stage un long protocole avec, tout d’abord, des sorties de terrain, puis la conception de matériel pour prélever des carottes de sédiments, des essais et des premiers prélèvements. Ensuite, un protocole de laboratoire a été développé et une rampe d’expériences a été fabriqué. Au terme de plusieurs semaines de simulation de noyage, les prélèvements ont été analysés, puis plusieurs niveaux de traitement des données ont suivi. III.1) Protocole et méthodologie de terrain

Localisation des prélèvements : la banquette amont à Longpont-sur-Orge Dans le cadre de la thèse de Cécile Bellot (Bellot, 2012), quatre banquettes sont étudiées depuis 2010. Cette étude s’est centrée sur la banquette amont à Longpont-sur-Orge en raison de ses dimensions importantes et de la végétation présente. Ainsi, plusieurs prélèvements de carottes ont pu être menés tout en minimisant l’impact sur le fonctionnement de la banquette.

Fig. III.1 : Photos de la banquette amont rive gauche à Longpont-sur-Orge en 2010 le jour du dénoyage, un an plus tard,

et deux ans et quatre mois plus tard, cachée par la végétation de la berge (C. Bellot)

Des banquettes de sédiments soumises à des fluctuations du niveau d’eau Grâce au suivi avec les mini-piézomètres mené pour la thèse (C. Bellot) (FIG III.7), les premières variations du niveau de l’eau dans les banquettes à l’échelle de l’année peuvent être remarquées (Fig. III.2) (localisation des piézomètres en figure III.7). Globalement, deux phases se distinguent avec une période de hautes eaux qui s’étend d’environ novembre à mai et une phase de basses eaux le reste de l’année. En reportant ces mesures selon la distance à la berge, la hauteur d’eau au sein de la banquette Longpont diminue de la berge vers la rivière (Fig III.3). Fig. III.2 : Evolution temporelle des niveaux d’eau dans la banquette Longpont (avril 2010- février 2012) (modifié de C. Bellot)

juillet 2012

10

Des sondes automatiques, avec des mesures toutes les quinze minutes, installées dans la banquette Vaucluse en aval de la banquette Longpont, permettent de distinguer les phénomènes de battement du niveau d’eau lors des crues auxquelles sont soumises les banquettes. GP4, GP3 et GP2 sont disposés selon un transect perpendiculaire à la rivière, du plus proche au plus loin de la rivière. Lors d’un événement de crue, les niveaux augmentent à peu près simultanément et à même hauteur. Les écarts entre les niveaux d’eau réapparaissent après la crue. Sur les événements observés en deux mois de mesure, la durée des hausses de niveau d’eau est de l’ordre de 1, 2, 5 jours et les variations du niveau sont de quelques dizaines de centimètres. Ces variations sont rapides et brèves, l’Orge est un cours d’eau d’ordre faible qui connait des variations rapides et courtes du niveau d’eau. Les banquettes sont des zones humides de type zone riveraine (Moneron, 2000) avec une forte connectivité à la rivière et qui sont temporairement submergées. La végétation Durant ces dernières années, le SIVOA a mené des études de la flore présente sur les banquettes. Plusieurs contraintes ont été rencontrées pour le choix : présence de la plante au printemps 2012 et en quantité suffisante pour des triplicats, volumes de la partie aérienne et racinaire compatibles avec un carottier de 10 cm de diamètre, la majorité des cas observés ayant des racines horizontales, une taille pas trop grande pour le montage en laboratoire et enfin, autant que possible, une plante de type zone humide. Parmi 40 espèces environ qui pouvaient être trouvées, une vingtaine a été observée. En raison des contraintes, le compromis s’est tourné vers : 1) Scirpus Sylvaticus, scirpe des bois, plante vivace de 40-120 cm, rhizome rampant, cryptophyte, horizons humus, hydromull, hydromoder, anmoor, sols riches en éléments nutritifs, plus ou moins riches en bases, pH neutre à moyennement acide, sols humides à mouillés, mésohygrophyle, étangs, roselières, groupements du bord des eaux (Arnal et Guittet, 2004) ; 2) Lycopus Europeaus, lycope d’Europe, plante vivace de 25-120 cm, tige souterraine rampante, hémicryptophyte, horizons hydromull, hydromoder, anmoor, plus ou moins riches en bases, pH neutre à plus ou moins acide, alluvions récentes, tourbes, sols mouillés à inondables, hygrophyle, bords des eaux (Arnal et Guittet, 2004).

Fig. III.3 : Niveau d’eau au sein de la banquette Longpont en fonction de la distance à l’ancienne berge (décembre 2011- février 2012) (C. Bellot)

Fig. III.4 : Hauteurs d’eau en fonction du temps dans la banquette Vaucluse en aval de la banquette Longpont

11

Conception et fabrication du matériel de prélèvement de carottes Le prototype de carottier doit premièrement permettre d’extraire une colonne de sédiments mais aussi servir de contenant pour les expériences en laboratoire afin de ne pas perturber, oxygéner le milieu. Ainsi, autant de carottiers que de carottes étudiées ont dû être fabriqués, sans compter les échecs de fabrication. Ce carottier doit être de diamètre assez grand pour prélever des plantes avec leurs racines, et il doit permettre de simuler en laboratoire le noyage des sédiments par une crue. Dans les exemples recueillis, Erler et al. (2011) travaillent sur des carottes in situ de 50 cm de haut avec des plantes. Negrin et al. (2011) prélèvent des carottes de 10 cm de haut et de 11 cm de diamètre contenant la rhizosphère avec un tube PVC. Gu et al.(2007) font des expériences sur deux carottes de 5 cm de diamètre et 50 cm de long en laboratoire. Pour ce travail, le choix s’est tourné vers des tuyaux PVC de 10 cm de diamètre, qu’il a fallu, après des achats de matériel et d’outils adaptés : scier, percer, limer, encoller, assembler, laisser reposer le temps du séchage, faire les finitions (Fig III.5). Ne pouvant pas excaver autour de la carotte pour ne pas endommager la banquette, un montage avec des poignées, des joints et des bouchons a été conçu pour tenter de réduire les échecs et pour augmenter la hauteur des carottes, en créant une sorte d’aspiration à l’extraction à la main (Fig III.6). Les hauteurs obtenues ont augmenté mais sont restées aléatoires et trop petites en moyenne. Ce problème de hauteur des carottes est devenu un facteur majeur supplémentaire qui a eu des conséquences pour la définition des scénarios en laboratoire et qui a des conséquences pour l’interprétation des résultats. Lors des premiers essais de mars, la nappe se trouvait à une quinzaine de centimètres de profondeur, les horizons étaient vaseux en dessous d’une vingtaine, trentaine de centimètres et à environ 90 cm un horizon non meuble a été atteint. Enfin, une fois la carotte prélevée, elle doit être conditionnée, avec bouchages des ouvertures, puis pesée et mesurée avant les expériences en laboratoire.

Fig. III.5 : Eléments du carottier au terme de la fabrication

En figure III.7 se trouve une représentation schématique de la banquette Longpont. Elle a en réalité une forme plus arquée et des largeurs qui varient (photos en figure III.1). Une première série de six carottes, zone rouge sur le schéma, a été prélevée 3 m en aval de l’alignement des mini-piézomètres et à environ 1 m de la berge le 6 mai 2012. Puis six carottes avec des plantes ont été extraites le 29 mai sur une zone plus grande (zone en vert) en raison de la localisation dispersée des pieds d’une même espèce. Enfin, deux carottes sans plante (zone en bleue) ont été prélevées le 31 mai dans une des rares zones sans végétation à cette époque de la saison. Comme pour le cas des plantes, ces deux dernières carottes se situent à une plus grande distance de la berge, soit à environ 2,6 m de la berge.

Fig. III.6 : Prélèvement d’une carotte sur le terrain avec un carottier

12

Fig.III.7 : Représentation schématique de la banquette Longpont et des lieux de prélèvements des carottes (schéma qui n’est pas à l’échelle) III.2) Conception et fabrication du matériel et du protocole de laboratoire Contraintes et choix méthodologiques Des études en laboratoires sur des carottes ont été menées, entre autres par Moneron (2000) et également par Gu et al. (2007), pour étudier en particulier les processus de dénitrification. Ces protocoles ont été menés avec des circulations de fluide en continu. D’autre part, Surridge et al. (2007) ont travaillé sur les processus du phosphore lors d’un noyage de 43 jours avec des prélèvements intermédiaires et en maintenant le niveau d’eau. Pour toutes ces études, les prélèvements se sont échelonnés à différentes hauteurs. Ainsi cette modification a été apportée, afin de ne pas se baser uniquement sur un dénoyage par le fond de la carotte qui pourrait être plus affecté par des écoulements préférentiels. En effet, un des objectifs est de connaître les concentrations en nutriments de l’eau en fonction des horizons. Cette eau dans les banquettes est probablement un mélange d’apports de poids différents par le ruissellement, la nappe, la pluie, la rivière, qui demanderait une étude fine sur le terrain. Néanmoins, pour le modèle en laboratoire simplifié, il est possible, d’autant plus en situation de crue, que l’eau de l’Orge soit une approximation correcte, ce qui permet de répondre à la problématique d’impact des banquettes sur la qualité en azote et phosphore, de l’eau de l’Orge. Le travail se différencie ainsi des études qui utilisent de l’eau artificiellement ionisée (Surridge et al., 2007, Gu et al., 2007, Bastviken et al., 2007) ou déionisée (Surridge et al., 2007) avec drainage initial (Surridge et al., 2007) ou lessivage initial (Bastviken et al., 2007). Cependant, c’est une variable majeure supplémentaire qui interfère avec l’interprétation des résultats. L’eau est prélevée sur l’Orge tous les quatre à dix jours. D’autre part, le noyage est statique sans circulation en raison de contraintes de simplicité, de temps et de matériel. Les temps de séjour sont de 4 jours, 3 jours, 2 jours, 1 jour afin de se rapprocher des temps des variations observées sur le terrain. Néanmoins, une étude fine des dynamiques en situation de crue au sein de la banquette permettrait de considérer les temps de renouvellement et ainsi des temps de séjour plus courts de l’eau dans la banquette. La contrainte en laboratoire était que tous les échantillons aient subi le même ordre de temps de noyage, or un dénoyage durant 4 à 6 heures, il fallait que le temps de noyage en lui même soit d’un ordre supérieur. D’autre part, la végétation, qui pompe de l’eau, a conduit à réduire les temps maximums pour préserver de l’eau à analyser.

13

Déroulement d’une séquence de noyage Une séquence se déroule selon (Fig.III.8):

• une mise en eau par le bas de la carotte jusqu’au noyage complet des sédiments, s’il n’y a pas de végétation, ou 5 cm sous le haut des sédiments, s’il y a de la végétation. Cette eau sert de référence au scénario avec un prélèvement initial,

• puis un temps de noyage variable, • enfin une phase de dénoyage, avec des prélèvements d’eau par goutte à goutte de l’ordre

d’une heure par tranche de 5 cm de carotte.

Fig.III.8 : Déroulement d’une séquence de noyage

Les séquences se sont déroulées à l’obscurité pour les sédiments et avec un éclairage artificiel de 16h/24h pour les plantes. La température devait être à l’origine un facteur de l’étude mais en raison du retard des fournisseurs pour obtenir une armoire climatisée sur mesure, les expériences ont commencé lors des derniers jours du troisième mois de stage en abandonnant l’idée d’armoire. Ainsi, la température était comprise en mai et juin entre 19°C et 23°C. Les échantillons étaient pesés avec une balance (précision + /- 1 gramme), puis la conductivité était mesurée. Le prélèvement était enfin filtré et congelé avant analyses en laboratoire. Bilan des séquences et facteurs mis en jeu A la suite des objectifs initiaux du sujet de stage, des facteurs à mettre en valeur pouvant influencer les concentrations en éléments nutritifs, de la bibliographie, des contraintes expérimentales sur le terrain et en laboratoire, les expériences se sont déroulées selon les conditions du tableau III.1. Elles ont eu lieu par scénarios de plusieurs séquences de noyages par carotte, sur quatorze carottes en duplicat ou en triplicat pour les plantes, pendant deux fois deux semaines : début mai pour les six premières carottes et fin mai, début juin pour les huit dernières. Les temps entre deux séquences en heures ont dû être réduits en raison du temps nécessaire pour le plus grand nombre de séquences en eau pour les plantes.

14

Tab. III.1 : Tableau récapitulatif des séquences de noyages en fonction des carottes et des facteurs mis en jeu Découpage des carottes, humidité, matière organique L’évaluation de l’humidité et de la teneur en matière organique sont des méthodes destructives, ainsi les seules valeurs disponibles sont au terme de la dernière séquence de noyage, ce qui est une limite du protocole, mais il était difficile de multiplier le nombre de prélèvements de carottes par le nombre de séquences, en appliquant un seul noyage par carotte. Ainsi, le lendemain de la dernière séquence, les carottes ont été découpées (Annexe IV.1) selon les tranches de 5 cm. Puis, grâce aux protocoles disponibles au laboratoire Sisyphe, l’humidité (24h,105°C) et la matière organique (4h, 450°C) ont été évaluées sur des échantillons de chacune des tranches, le reste étant utilisé pour les expériences de batchs. Les plantes ont subi un étuvage à 60°C durant 24h. Il faut noter que sur les quatorze carottes, C26 et C27 n’ont pas suivi ces protocoles en raison de la trop grande quantité de protocoles et expériences à réaliser simultanément. Expériences sur des sédiments de différentes localisations de l’Orge Afin de comparer les sédiments de la banquette Longpont, qui étaient émergés depuis deux ans lors des prélèvements, et d’évaluer l’impact de l’abaissement des clapets, des sédiments ont été prélevés au niveau : 1) de fonds de lit ayant subi le même abaissement (Carouge, Souchard); 2) de jeunes banquettes moins d’un an après l’abaissement des clapets (Archives) et 3) de fonds de lit avec clapets non abaissés (Pressat). Les études se sont faites uniquement avec des expériences en batchs. Expériences en batchs L’objectif des batchs est d’évaluer le potentiel de dénitrification des sédiments mais également, plus généralement, de réaliser des expériences dans des conditions plus contrôlées afin de mieux

15

comprendre les phénomènes observés en carotte. Le protocole est modifié à partir de celui de Vilain (2010) avec un triplicat de 5 gr de sédiments, 50 ml d’une solution de KNO3 à 6 mgN-KNO3/l sous conditions anoxiques par injection de diazote et sur table agitante. Les prélèvements ont eu lieu avant le mélange, temps 0, et dans le même flacon à 2h et 5h ou 1h, 3h, 5h pour les sédiments des différentes localisations de l’Orge par affinage de la méthode, puis ils ont été centrifugés. En raison de la trop grande quantité de tranches de carottes de sédiments, une sélection de 18 tranches sur 10 carottes ont été analysées. Il n’y a pas eu de batchs pour C26 et C27 (cf. paragraphes Découpage…), ni pour C21 et C25 en raison de la mort des végétaux durant les séquences. D’autre part, le nombre de tranches étudiées par carotte a été choisi en fonction de la taille de la carotte et l’échantillonnage des horizons a été choisi afin d’être représentatif de la carotte(zones peu profondes et plus profondes). Expériences de dissolution L’objectif de l’expérience de dissolution de sédiments dans de l’eau Milli-Q non ionisée est d’avoir un témoin des concentrations mobilisables du sédiment et d’expliquer les pertes/gains initiaux observés dans les batchs. L’expérience s’est déroulée sur un prélèvement de surface et un autre à -25 cm de profondeur dans la banquette Longpont, selon des duplicats de 50 gr de sédiments, 300 ml d’eau Milli-Q, sous conditions ambiantes de l’air de la pièce, après mélange homogène et sur table agitante. Les prélèvements ont eu lieu avant le mélange, temps 0, et dans le même flacon à 1h, 2h, 4h et 6h, puis ils ont été centrifugés. III.3) Analyses des prélèvements d’eau Analyses par chromatographie ionique Les prélèvements d’eau de l’Orge avant et après un temps de séjour dans une carotte de sédiments et les prélèvements des expériences de batchs et de dissolution ont été analysés par chromatographie ionique (appareil Dionex ICS 3000). Des gammes de concentrations de 0,1 à 50 mg/l ont été utilisées pour les anions F-, Cl-, NO2-, SO4- -, Br-, NO3-, HPO4- -et les cations Li+, Na+, NH4+, K+, Mg++, Ca++. Le traitement des résultats et des incertitudes donnés par le Dionex s’est fait avec le logiciel R. Dosage par colorimétrie des orthophosphates et nitrites PO4--- et NO2- sont peu décelables par chromatographie ionique pour les échantillons étudiés, ainsi ils ont été analysés au spetrophotomètre : protocole MOP n°008 pour les orthophosphates et MOP n°005 pour les nitrites disponibles au laboratoire Sisyphe. Les incertitudes sont de 0,001 mg/l. Ces analyses ont été appliquées sur tous les prélèvements de carottes, de batchs et de dissolution, excepté pour le PO4--- sur la première série de batchs des carottes C8, C9…à C14. Grandeurs et éléments non mesurés Le pH n’a pas été mesuré, ce qui est une erreur de protocole. Ensuite, il semble que les mesures de potentiel redox ne soient pas fiables dans nos conditions en raison de cinétiques d’équilibre des couples redox lors de la mesure. Le dioxygène dissous n’a pas été mesuré à cause du protocole de goutte à goutte pendant une heure à l’air libre. Ensuite, le fer dissous n’a pas été évalué en raison de la complexité du protocole combiné au déroulement de ce protocole sur carottes. Pour la même raison et en raison des centaines d’échantillons, les carbonates n’ont pas été mesurés.

16

III.4) Traitements des données Les données ont été traitées avec le logiciel du Dionex, puis avec le logiciel R, ce qui a nécessité son apprentissage. En ce qui concerne les données brutes manquantes de C26 et C27, une approximation par une moyenne de l’humidité et de la matière organique par horizon sur les carottes de tailles comparables C9 et C11 a été faite. En ce qui concerne la méthode de calculs, les volumes d’eau contenus dans une couche ont été associés à la masse de sédiment de la couche correspondante. Pour cette raison et afin de comparer des phénomènes comparables, le surnageant n’a pas été considéré. Par ailleurs, l’hypothèse a été faite que l’eau injectée au début de la séquence est homogène, ainsi la concentration initiale est la même pour toutes les couches quelle que soit la hauteur. D’autre part, une hypothèse qui pourrait être reconsidérée et vérifiée est que lors de ce régime statique de noyage, la diffusion verticale est négligeable. De plus, on fait l’hypothèse que lors du drainage d’une tranche par le bas de la tranche, l’eau provient de cette tranche et non d’une tranche supérieure. Il y a probablement dans les carottes des écoulement préférentiels au moins le long des parois, ce qui s’ajoute à de possibles phénomènes de diffusion. D’autre part pour les calculs de variations de quantités entre le temps initial et final, le volume considéré est le volume prélevé pour les deux temps. Parmi les pertes, il y en a à l’injection, durant le noyage par fuite, évaporation, consommation des plantes, et au prélèvement. Cependant, ce protocole ne permettait pas de quantifier chacune de ces pertes par rapport aux autres. D’après les observations, une composante majeure des pertes a eu lieu à l’injection lors des manipulations de remplissage, sauf cas particuliers(partie IV.1). Ainsi, les calculs de variation entre le temps final et initial pour les carottes ou également les temps intermédiaires pour les expériences de batchs et de dissolution se font selon : Variation = ( (C(t)- C(0))*V(t) ) / M en mmol/ gramme de sédiment sec Avec

• C(t) et C(0) les concentrations aux temps t et au temps initial en mmol/l • V(t) = Vpre(t)+V humide, le volume en litre composé du volume prélevé et du volume

humide, déduit de l’humidité. • M est la masse sèche de la tranche de sédiments en kilogrammes

Ainsi, par ce calcul, les concentrations de l’eau non prélevée, dont il n’y a pas de mesures, sont évaluées en première approximation comme équivalentes aux concentrations de l’eau prélevée. Pour les variations des concentrations en fonction du temps dans les expériences de batchs et de dissolution, la pente et l’ordonnée à l’origine des régressions linéaires appliquées au temps intermédiaires et finaux ont été calculées (Partie VI.3 pour les résultats de la méthode). De l’ordonnée à l’origine a été retranchée la concentration initiale afin d’évaluer une perte(-)/un gain (+) initial. Ces deux grandeurs ont été converties respectivement en mmol/kilogramme de sédiment sec/ heure et en mmol/ kilogramme de sédiment sec de la même manière que pour la Variation. Enfin, pour les carottes, la pente, qui n’a cette fois-ci plus le même sens qu’en batch, est simplement le ratio de la Variation divisée par la durée de la séquence.

17

IV) Résultats et interprétations Cette partie exposera les résultats de l’étude. Tout d’abord, les résultats concernant les bilans en sédiments, en eau et en végétaux des carottes seront présentés. Ensuite, les éléments chimiques des prélèvements, cations, anions seront abordés avant d’étudier les facteurs et processus pouvant expliquer ces observations. IV.1) Bilans en sédiments, en eau, en matière organique et en végétaux Les résultats et observations vont être donnés du plus qualitatif avec des planches de photographies des carottes en annexe (Annexes IV.1) au plus quantitatif. Observations lors des séquences et lors du découpage des carottes de sédiments Les observations lors du protocole et les planches photographiques en annexes, regroupées par carotte, donnent entre autres des informations sur l’homogénéité des carottes, la présence d’eau, de matière organique, de fer ferrique et permettent de juger de l’importance des parties racinaires et aériennes des plantes. En ce qui concerne l’homogénéité, C8 et C14 se distinguent par la présence de cavités, mais aussi par une surface supérieure de carotte non horizontale pour C8, qui peut s’expliquer par une cassure, puis un basculement lors du prélèvement. C10, C9 et C11 sont des exemples de carottes avec des sédiments homogènes et particulièrement fins dans le premier cas. Les granulométries varient en effet avec, en général, beaucoup de matière organique non dégradée dans les premiers centimètres (hauteur comprise entre 0 et -10cm), puis de la matière plus fine à des horizons de l’ordre de -20 cm ou plus bas. Les teintes sont brunes, marrons ou noires plus ponctuellement (C21 par exemple), sous forme de taches ou de veines. Des veines beiges, sableuses, sont présentes également (C8, C9, C23, C24). Des teintes pouvant être attribuées à du fer ferrique sont visibles sur C8, C14, C13, C11, C21, C22, C23, C20, C24, C25 mais aussi sous forme de manchons correspondant vraisemblablement aux racines, en particulier pour les trois dernières carottes. Ces observations sont visibles à la fois avant et après la série de crues en laboratoire et à des profondeurs jusqu’à environ -17 cm. Des racines sont présentes sur les carottes sans végétation (C10 par exemple). Celles de l’espèce Scirpe des Bois sont constituées d’une principale et de secondaires plus fines et horizontales alors que dans le cas du Lycope d’Europe, elles sont nombreuses et épaisses et orientées plus verticalement. Dans ces dernières (C23, C24, C25), de grandes quantités de vers sont présents. Pour les Scirpes des bois, seuls des individus isolés sont présents. Bilan massique des plantes Les masses humides comme sèches des racines des Scirpes (C20 à C22) et des Lycopes (C23 à C25) sont supérieures à celles des parties aériennes (Tab.IV.1 ). Celles-ci peuvent être sous-estimées, si toutes les racines n’ont pas été identifiées et recueillies ou surestimées à cause de la terre qui reste incrustée malgré le nettoyage. Les pourcentages de teneur en matière sèche des parties aériennes sont compris entre 10 et 22%, à l’exception de C21 et de C25 qui sont les deux plantes mortes en cours de séquence de crue. Ceci semble avoir eu moins d’impact sur le taux d’humidité des racines.

Tab. IV.1 : Bilan en masses humides et sèches des plantes

18

Bilan en sédiments et en eau par carottes Après un scénario de plusieurs séquences de crue, la masse humide de sédiments est globalement comparable à la masse initiale de la carotte (Tab.IV.2). Les tendances à la diminution de la masse sont plus fortes, jusqu’à -78 grammes contre +15 grammes pour l’augmentation. Lors du prélèvement d’eau, une faible quantité de sédiments étaient parfois recueillis. Cependant, le facteur principal de cette variation doivent être les centaines de millilitres qui ont circulé dans les carottes et l’importante humidité des carottes après prélèvement. Les masses avant et après ne sont ainsi pas constituées de la même matière. Les densités de C10 et C14 confirment les observations lors du découpage, cependant, pour C8, la carotte ne semble pas particulièrement moins dense que C9, C11, C26, C27. Enfin les densités des carottes avec végétation sont en moyenne plus faibles. Concernant l’eau, les volumes sont plus importants pour les six premières carottes. En effet, le noyage était total, avec une section du tube de pvc rempli uniquement d’eau pour constituer le surnageant au dessus de la carotte de sédiments. Les deux plus petites carottes C8 et C14 correspondent aux plus grands volumes mis en jeu. Ceci pourrait s’expliquer par la densité des carottes et également par des différences d’épaisseur de surnageant, 1 cm de haut correspond environ à 79 ml. D’autre part, lors de l’injection de la première séquence, les volumes sont souvent plus élevés en raison des pertes dues à la mise au point du protocole. Par ailleurs, la variation entre l’injection et le prélèvement peut s’expliquer par des pertes à l’injection, pendant la séquence, au prélèvement, par évaporation ou par consommation des plantes. C9 est un exemple avec des fuites récurrentes et des traces importantes d’auréoles sur le support en bois. Une crue sur les soixante a un volume prélevé supérieur à celui injecté, la cause doit être une erreur de mesure. Enfin, le ratio prélèvement/injection est plus faible pour le noyage partiel (8 dernières lignes du tableau). Avec le matériel utilisé, il est plus aisé de contrôler le niveau d’eau quand il est au dessus de la surface de la carotte que dans le cas où le noyage est partiel et s’arrête à un niveau intermédiaire de la carotte. L’objectif était de fixer la hauteur d’eau, il pouvait arriver qu’il y ait surverse par un septum ouvert, témoin de la hauteur finale. Ce ratio est compris entre 77 et 88% pour le noyage total, 3 et 72% pour le noyage partiel dont la plage 3 à 49% correspond aux plantes. A l’intérieur de cet écart, les carottes avec des plantes de moins de 8 cm de haut (resp. les autres plantes) correspondent à des ratios entre 3 et 16% (resp. 45-49%). Il semble que les volumes d’eau dans les petites carottes avec des plantes sont modifiés dans leur intégralité par le système racinaire qui pompe de l’eau.

Tab. IV.2 : Bilan en sédiments et en eau des expériences et des carottes de sédiments

19

Bilan en eau et en sédiments par tranches de carottes L’analyse des volumes d’eau par tranches (Annexe IV.2) confirme l’impact important du surnageant qui est affiché sur les graphiques aux cotes 3 cm et 1 cm. Les volumes injectés sont représentés aux cotes +5 cm. Il faut noter que les prélèvements à environ -5 cm sont aussi corrélés au surnageant : en effet, lors des premières séquences, le surnageant a été prélevé par un septum en dessous de celui-ci, ensuite il a été prélevé par le haut. Les conséquences de la consommation en eau des plantes se retrouvent. Elles ont toutes connu cinq crues, mais certains graphiques ne représentent que les deux à quatre séquences avec de l’eau. Pour un certain nombre de carottes, les volumes prélevés sont plus élevés au fond. Ceci pourrait peut-être s’expliquer par des écoulements préférentiels dans la carotte : des volumes de couches supérieures pourraient ainsi être récupérés. Enfin il est difficile de conclure plus précisément sur les tendances car le rythme du drainage pouvait fortement varier (goutte à goutte immédiat ou alors après stimulation avec une seringue pour déboucher l’embout du tube, débit fort ou faible, durée plus ou moins longue avant l’assèchement). En Annexe IV.3, le bilan en masses humides et sèches par tranche montre que le volume d’eau non récupéré par drainage n’est pas négligeable par rapport au volume recueilli. Ainsi, il devra être pris en compte. D’autre part, les variations importantes entre la couche supérieure et le reste de la carotte s’explique par le fait que celle-ci peut ne pas être complète et mesurer 3 cm, dans le cas d’une carotte de 8 cm, ou au contraire, la pesée peut comprendre la demie couche supérieure et la couche complète inférieure. Humidité et matière organique par tranches de carottes La méthode de détermination de l’humidité et de la matière organique étant destructive, ces valeurs et celle de la masse sèche calculée ci-dessus sont évaluées au terme de la dernière séquence et non après chacune d’entre elles (Annexe IV.4). Ainsi, l’humidité dépend fortement du dernier prélèvement. Ces valeurs varient autour de 30 % (respectivement 40% ) et sont comprises entre 20 et 40% (resp. 30 et 40%) pour les carottes sans végétation et avec un noyage total (resp. avec végétation et noyage partiel). Pour les carottes sans végétation (resp. avec végétation), la matière organique varie entre 2,6 et 8 % (resp. 2,6 et 12,2%). La tendance est à plus de matière organique en surface et dans le cas des plantes. Humidité et matière organique de sédiments de l’Orge Dans le tableau (Tab.IV.3) se trouve le bilan en humidité et en matière organique des sédiments aux différents lieux de prélèvements. Les cas avec de faibles taux d’humidité correspondent à Longpont à -25 cm de profondeur qui est un prélèvement issu d’une carotte qui a été stockée plusieurs semaines avant la mesure et sans apport d’eau. D’autre part, Souchard est un échantillon constitué de graviers. L’humidité est plus forte pour les exemples à Pressat et du même ordre pour les banquettes. A Pressat, la matière était similaire à de la vase. En ce qui concerne la teneur en matière organique, elle est plus forte dans les zones avec clapets. Ceci pourrait être dû à des questions d’échantillonnage ou alors peut être à des phénomènes d’écoulements plus rapides au contact du fond de lit dans les zones sans clapets, ce qui réduirait le dépôt de matière organique. Enfin, la teneur en matière organique semble là aussi plus faible en fond de banquette, et les valeurs entre les jeunes banquettes (avec de la végétation) et la banquette Longpont sont comparables si les résultats des carottes avec plantes sont considérées.

20

IV.2) Premier bilan des concentrations en ions avant et après une crue Concentrations moyennes des différents prélèvements d’eau de l’Orge Tout d’abord, l’eau de l’Orge a des concentrations qui fluctuent entre les quatre prélèvements. Principalement entre celui du 3 juin et les autres. Les concentrations en NO3-, SO4--, Ca++, Mg++, Na+ et Cl- sont beaucoup plus faibles pour ce dernier prélèvement. Cela s’explique par un débit plus fort de l’Orge. Une tendance du même type, mais plus faible, est observable pour le NO3-, SO4--, Ca++ du prélèvement du 29 mai par rapport aux deux premiers. Les valeurs moyennes sont comprises entre 0,22 et 0,34 mg/l pour le PO4--- , entre 0,01 et 0,1 mg/l pour le NH4+ , entre 8,6 et 16,7 mg/l pour le NO3- et entre 30,7 et 59,4 mg/l pour le SO4--.

Evolutions des concentrations lors des soixante simulations de crue Sur la figure Fig.IV.1 et en Annexe IV.5 sont représentées les concentrations des différents ions de l ‘eau prélevée en bleu en fonction de la hauteur . L’eau injectée est schématisée en rouge uniquement à la hauteur +5 cm pour la clarté de lecture, en noir sont dessinées les barres d’erreurs analytiques obtenues avec le Dionex et par dosage colorimétrique pour le PO4--- et le NO2-. Ces incertitudes sont importantes relativement aux variations pour le Br-, Mg++, K+, Cl- et également pour le NH4+ dans le cas des concentrations fortes. A la suite d’un temps de séjour de l’eau dans les carottes, les concentrations diminuent pour le NO3- et le NO2-. La concentration en NH4+ a majoritairement tendance à augmenter avec des valeurs minimales, moyennes et maximales de respectivement 0, 1,4 et 8,1 mg/L. Inversement le PO4--- tend à diminuer dans la majorité des cas avec des valeurs minimales, moyennes et maximales de 0, 0,14 et 1,7 mg/L. Les concentrations en SO4--, Ca++, Mg++ et K+ augmentent et celles de Na+ et Cl- de même, avec en plus des cas de stagnation de la concentration. Enfin, les concentrations en Br- sont faibles et associées à de fortes incertitudes.

Tab.IV.3 : Bilan de l’humidité et de la matière organique des différents sédiments

Tab.IV.4 : Concentrations moyennes des quatre prélèvements d’eau de l’Orge

21

Fig.IV.1: Concentrations au terme de toutes les séquences de crues sur les carottes

!

!

!

0 5 10 15

−30

−20

−10

0

concentration en NO3 (mg/L)

haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 5 10 15

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 5 10 15

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 5 10 15

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

0 5 10 15

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0 5 10 15

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0 5 10 15

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0 5 10 15

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0 5 10 15

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0 5 10 15

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0 5 10 15

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0 5 10 15

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0 5 10 15

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0 5 10 15

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

0 5 10 15

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

0 5 10 15

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

0 5 10 15

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

0 5 10 15

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

0 5 10 15

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0 5 10 15

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0 5 10 15

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

0 5 10 15

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

0 5 10 15

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

0 5 10 15

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

0 5 10 15

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 5 10 15

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

0 5 10 15

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

!

!

0 5 10 15

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

!

!

0 5 10 15

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

!

!

0 5 10 15

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 5 10 15

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 5 10 15

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 5 10 15

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 5 10 15

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 5 10 15

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 5 10 15

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 5 10 15

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 5 10 15

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 5 10 15

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 5 10 15

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 5 10 15

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 5 10 15

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 5 10 15

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

0 5 10 15

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

0 5 10 15

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 5 10 15

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

!

0 5 10 15

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

!

0 5 10 15

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

Concentrations en NO3 (mg/L) de toutes les séquences

cotes positionnées au niveau du bas de chacune des tranches de 5cm

cote +5cm: valeur à l injection, cote +3cm: surnageant

!

eau de l Orge injectéeeau prélevée après le noyage

!

!

!

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

!

!

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

!

!

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

!

!

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

!

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

!

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

Concentrations en NO2 (mg/L) de toutes les séquences



!


!

!

!

0 2 4 6 8

−30

−20

−10

0

concentration en NH4 (mg/L)

haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 2 4 6 8

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 2 4 6 8

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 2 4 6 8

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

0 2 4 6 8

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0 2 4 6 8

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0 2 4 6 8

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0 2 4 6 8

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0 2 4 6 8

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0 2 4 6 8

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0 2 4 6 8

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0 2 4 6 8

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0 2 4 6 8

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0 2 4 6 8

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

0 2 4 6 8

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

0 2 4 6 8

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

0 2 4 6 8

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

0 2 4 6 8

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

0 2 4 6 8

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0 2 4 6 8

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0 2 4 6 8

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

0 2 4 6 8

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

0 2 4 6 8

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

0 2 4 6 8

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

0 2 4 6 8

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 2 4 6 8

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

0 2 4 6 8

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

!

!

0 2 4 6 8

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

!

!

0 2 4 6 8

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

!

!

0 2 4 6 8

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 2 4 6 8

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 2 4 6 8

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 2 4 6 8

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 2 4 6 8

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 2 4 6 8

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 2 4 6 8

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 2 4 6 8

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

0 2 4 6 8

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 2 4 6 8

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 2 4 6 8

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 2 4 6 8

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 2 4 6 8

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 2 4 6 8

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

0 2 4 6 8

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

0 2 4 6 8

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 2 4 6 8

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

!

0 2 4 6 8

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

!

0 2 4 6 8

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

Concentrations en NH4 (mg/L) de toutes les séquences



!


!

!

!

0.0 0.5 1.0 1.5

−30

−20

−10

0

concentration en PO4 (mg/L)

haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0.0 0.5 1.0 1.5

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0.0 0.5 1.0 1.5

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0.0 0.5 1.0 1.5

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

0.0 0.5 1.0 1.5

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0.0 0.5 1.0 1.5

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0.0 0.5 1.0 1.5

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0.0 0.5 1.0 1.5

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0.0 0.5 1.0 1.5

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0.0 0.5 1.0 1.5

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0.0 0.5 1.0 1.5

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0.0 0.5 1.0 1.5

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0.0 0.5 1.0 1.5

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0.0 0.5 1.0 1.5

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

0.0 0.5 1.0 1.5

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

0.0 0.5 1.0 1.5

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

0.0 0.5 1.0 1.5

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

0.0 0.5 1.0 1.5

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

0.0 0.5 1.0 1.5

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0.0 0.5 1.0 1.5

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0.0 0.5 1.0 1.5

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

0.0 0.5 1.0 1.5

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

0.0 0.5 1.0 1.5

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

0.0 0.5 1.0 1.5

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

0.0 0.5 1.0 1.5

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0.0 0.5 1.0 1.5

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

0.0 0.5 1.0 1.5

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

!

!

0.0 0.5 1.0 1.5

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

!

!

0.0 0.5 1.0 1.5

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

!

!

0.0 0.5 1.0 1.5

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0.0 0.5 1.0 1.5

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0.0 0.5 1.0 1.5

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0.0 0.5 1.0 1.5

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0.0 0.5 1.0 1.5

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0.0 0.5 1.0 1.5

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0.0 0.5 1.0 1.5

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0.0 0.5 1.0 1.5

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0.0 0.5 1.0 1.5

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0.0 0.5 1.0 1.5

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0.0 0.5 1.0 1.5

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0.0 0.5 1.0 1.5

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0.0 0.5 1.0 1.5

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0.0 0.5 1.0 1.5

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

0.0 0.5 1.0 1.5

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

0.0 0.5 1.0 1.5

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0.0 0.5 1.0 1.5

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

!

0.0 0.5 1.0 1.5

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

!

0.0 0.5 1.0 1.5

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

Concentrations en PO4 (mg/L) de toutes les séquences



!


!

!

!

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0

concentration en SO4 (mg/L)

haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

!

!

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

!

!

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

!

!

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

!

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

!

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

Concentrations en SO4 (mg/L) de toutes les séquences



!


22

IV.3) Etude des facteurs influençant les concentrations en ions Les résultats relatifs aux formes azotées et au phoshore seront tout d’abord présentés avant de traiter la problématique des sulfates et de ses interactions. Ensuite, les éléments et grandeurs pour lesquels il n’y a pas de mesure seront abordés. Enfin, une approche des phases antérieures aux expériences subies par les sédiments de la banquette conclura cette partie. IV.3.1) Les formes azotées Un premier constat, une dénitrification des nitrates et des nitrites La forte chute des concentrations en nitrates et nitrites (Fig.IV.1) peut s’expliquer par des mécanismes de dénitrification. En effet, les principales conditions au déroulement de la dénitrification sont un environnement anoxique, la présence de matière organique et de nitrates (Moneron, 2000) qui sont préférentiellement dénitrifiés aux nitrites (Rivett et al., 2008). La période de crue correspond à un pic d’activité de la dénitrification par l’apport de nitrates extérieurs (Schilling et Jacobson, 2009). En effet, lors de l’expérience de dissolution (Fig. IV.9), sans apport de nitrates et de nitrites par l’eau de l’Orge, ces concentrations sont très faibles ou nulles dans des sédiments prélevés à une profondeur de 25 cm dans la banquette Longpont. Ceci témoigne d’un milieu où les conditions avant prélèvement étaient propices à la dénitrification. Calculs des taux de dénitrification et des pertes/gains initiaux en batch Les premières mesures en batch se sont faites aux temps 2h et 5h, avec en plus une mesure de la concentration initiale de la solution en K+, NO3- injectée au temps 0. La baisse de la concentration en NO3- n’étant pas linéaire sur les 5h, avec une plus forte chute initiale, les calculs de taux et de perte/gain initial se sont basés sur l’ensemble des points des trois réplicas des temps 2h et 5h. Afin de valider la méthode, les expériences de batchs qui ont suivi se sont faits avec une mesure de plus et à un temps plus court: 1h, 3h, 5h. Cependant les résultats (Fig. IV.2 ) (Cette représentation graphique ne cherche pas à faire de lien entre les abscisses et les ordonnées, elle a été choisie par souci de lecture graphique, le graphique se lit plutôt indépendamment axe par axe.) ne permettent ni de valider ni d’invalider. En effet, cette deuxième série de mesures a été menée pour des sédiments différents des premiers en raison des besoins du stage. A l’exception de Souchard qui correspond au cas avec les graviers, les taux de dénitrification, en fond de lit sans abaissement des clapets (Pressat_Bord, Pressat_Milieu) avec abaissement des clapets (Carouge) et sur de jeunes banquettes (Archives_amont, Archives_aval) sont plus forts que ceux de la banquette Longpont (légende : banquette, banquette_lycope, banquette_scirpe). Concernant les pertes/gains initiaux, une perte forte de l’ordre de -1,5 à -2 mmol/ kg séd. sec par rapport aux -0,5 des autres sédiments hors banquette Longpont, caractérise la zone de Pressat qui est celle avec des clapets. Une interprétation possible pour ce coefficient b, qui évalue les mécanismes dans les premiers instants, pourrait être l’état du sédiment, son historique en terme de potentiel redox. Cette perte initiale plus forte pourrait peut-être

Fig. IV.2 : Taux et perte/gain initial de la dénitrification en batchs

!

!

!

!!

!

!!!

!!!

!!!

!!!!!!

!!!!!!

!!!

!!!

!!!

!!!

!!!

!!!

!!!

!!

!

!!

!

!

!!

!

!

!!!

!

!!!!

!!

!

!

!!

!

!

−1.5 −1.0 −0.5 0.0

−2.0

−1.5

−1.0

−0.5

0.0

0.5

taux a en mmol/(kilogramme de sédiment sec)/heure

gain

(+)/p

erte

(−) i

nitia

l b e

n m

mol

/(kilo

gram

me

de s

édim

ent s

ec)

!

!

!

!

!

!

!

!

!

Archives_amontArchives_avalbanquettebanquette_lycopebanquette_scirpeCarougePressat_BordPressat_MilieuSouchard

NO3− : taux et perte/gain initial en fontion de la nature des sédiments(expériences en batchs)

23

traduire un milieu très réduit, en fond de lit non affecté par un abaissement de clapets. Teneur en carbone organique et taux de dénitrification : à Longpont et aux autres localisations Pour mieux comprendre les taux de dénitrification observés, il est intéressant de considérer la teneur en carbone organique du sédiment, calculé grâce à la relation entre le carbone organique et la matière organique proposée dans l’ouvrage de Calvet (2003). Plus la teneur en carbone est importante plus le taux de dénitrification est important (Fig. IV.3 ). Cependant ceci s’oberve pour des sédiments comparables de localisation proche. En Fig. IV.3 se trouvent les données de la banquette Longpont, d’où peut être extraite une tendance, alors qu’en Fig. IV.4 regroupant tous les prélèvements, la tendance n’est plus aussi nette. Pour une même teneur, deux taux peuvent être fort différents ou inversement un même taux peut correspondre à des teneurs différentes. Ce n’est ainsi plus la quantité de carbone organique qui est le facteur dans l’échantillonnage mais également entre autres sa qualité.

Fig. IV.3 et IV.4 : Taux de dénitrification de la banquette Longpont (IV.3),des différents sédiments (IV.4) en fonction du carbone organique Temps nécessaire à la dénitrification Des études dans des conditions différentes, nature des sédiments, protocole en laboratoire ou sur le terrain, montrent que la dénitrification est fonction du temps de séjour (Sanchez Andres et al., 2010) et qu’un temps de séjour minimal est nécessaire à la dénitrification (Gu et al., 2007). Cependant, l’impact de la durée n’est pas toujours un facteur prépondérant (Stuart et Lapworth, 2010). Dans cette étude de la banquette Longpont, le taux de dénitrification en batch est bien plus fort que celui en carottes en raison des conditions optimales pour le premier et également parce qu’il suffit d’une période de noyage d’un jour pour dénitrifier tous

Fig. IV.5: Estimation de la durée de noyage (en heures) pendant laquelle se déroule la dénitrification

!!

!!

!!

!!!

!!!

!!!

!!!!!!!!!!!!!!!!!!

!!!!!!!!!

!!!!!!!!!

!!!!!!!!!

!!!!!!!!!

!!!!!!

!!!!!!!!!

!!!!!!!!!

!!!!!!!!!

!!!!!!

!!!

!!!!!!

!!!

!!!!!!!!!

!!!!

!!

!!!!!!!!!

!!!!!!

!!!

2 3 4 5

−0.4

−0.3

−0.2

−0.1

0.0

teneur en carbone organique (%)

taux

a e

n m

mol

/(kilo

gram

me

de s

édim

ent s

ec)/h

eure

Taux de dénitrification et teneur en carbone organique du sédiment

(régression a= −0.095, b=0.185, r2=0.8209)

(sédiments de la banquette Longpont)

!!!!!!!!!!!!!!!

!!!!!!!!! !!!!!!!!!

!!!!!!!!!!!!!!!!!! !!!!!!!!!

!!!!!!!!!!!!!!!

!!!!!!!!!

!!!!!!!!!

!!!!!!!!!

!!!!!!!!!

!!!!!!!!!

!!!!!!!!!

!!!!!!

!!!!!!!!!

!!!!!!

!!!

!!!!!!

!!!

!!!

!!!!!!

!!!

!!!

!!!!!!

!!!

!!!

!!!!!!!!

!!!!

!!

!!

!!!!

!!

!!

1 2 3 4 5 6 7

−1.5

−1.0

−0.5

0.0


taux

a e

n m

mol

/(kilo

gram

me

de s

édim

ent s

ec)/h

eure

Taux de dénitrification et teneur en carbone organique du sédiment(tous les types de sédiments )

!

!

!

!

!

!

!

!

!


24

les nitrates apportés. Afin d’avoir un ordre d’idée de la part de la durée de noyage pendant laquelle se déroule la dénitrification, le taux en batch qui surestime cette dénitrification a été utilisé pour obtenir le graphique Fig. IV.5. Suivant les séquences de 1 jour, 2 jours, 4 jours, le temps de dénitrification représente entre moins d’une heure et un peu plus de 10 heures. Il y a une exception à 27 heures pour un temps de 4 jours de noyage. Ainsi, il devrait y avoir, malgré la sous-estimation de ce temps, d’autres accepteurs d’électrons, moins favorables énergétiquement, utilisés pour dégrader la matière organique durant le reste de la séquence. Hypothèses sur les mécanismes liés à l’ammonium De plus grandes quantités d’ammonium que celles contenues dans l’eau de l’Orge sont récupérées lors du dénoyage. Plusieurs hypothèses peuvent être proposées dont les principales sont la minéralisation de la matière organique, la mobilisation de NH4+ de la matrice ou alors des mécanismes de réduction dissimilative des nitrates en ammonium. La première hypothèse semble pouvoir être retenue, ne serait-ce qu’en prenant en compte la dénitrification hétérotrophe qui semble se dérouler. La deuxième hypothèse serait la désorption du cation NH4+ ou alors la dissolution de sels contenant du NH4+. Sur la figure Fig. IV.6 se trouvent les variations en mmol / kg sec de sédiments entre le temps initial et les temps intermédiaires et/ou finaux des expériences de dissolution, de batchs ou sur des carottes de la banquette Longpont. La première expérience s’est faite après homogénéisation de quelques grammes de sédiments dans une solution, puis agitation sur table agitante, lors de la seconde, les sédiments ont subi uniquement une agitation sur table agitante et, lors de la troisième, les sédiments sont restés dans leur état naturel, compact (Tab. IV.6). A la différence d’autres cations comme Mg++ ou Ca++ où les nuages de points ne se superposent pas (variation en carotte < variation en batch <variation lors de la dissolution), NH4+ est l’un des rares cations (Tab. IV.7) avec des variations comparables, du même ordre. Ceci permet peut être d’envisager que les processus de libération de NH4+ du sédiment sont moins importants pour le NH4+ que pour le Mg++ ou le Ca++. D’autre part, lors de l’expérience de dissolution (Fig. IV.9), la concentration en ammonium mobilisable en surface est plus forte que celle en profondeur à -25 cm qui est nulle. Sigg et al. (2000) (p.292) soulignent que dans les milieux réduits, l’ammonium accumulé peut rentrer en concurrence avec le Ca2+ , Mg2+ dans les réactions avec les minéraux solides. En outre, les profils souvent observés dans la bibliographie concernant l’ammonium suivent une nette augmentation avec la profondeur (Bartoli et al., 2009) (Crowe et al., 2011). Il semblerait que l’histoire particulière des sédiments de la banquette de Longpont, avec un dénoyage il y a un peu plus de deux ans, puis des variations du niveau de l’Orge avec noyage et dénoyage explique en partie ces observations. En effet, l’accumulation d’ammonium correspond à un état stationnaire du sédiment noyé et réduit, alors que celui de la banquette est régulièrement oxygéné et lessivé. Enfin, la troisième hypothèse de réduction dissimilative des nitrates est envisageable. Cependant, les quantités en NH4+ produites ne sont pas de l’ordre de celles en NO3- consommées, ainsi l’hypothèse de dénitrification

Fig. IV.6: Variations de l’ammonium entre le temps initial et les temps intermédiaires, de fin

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!! !

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

! !! !

!! ! !! !

!!! !!!

!!!!!!

!!!!!!

!!!!!!

! !!! !!

!!!!!!

!! !!

!!!!! !

!!! !!!

!!! ! !!!!!!!!!!! !!!

!!!!!!

!!!!

! !!! !!

!!! ! !!

!! !! !! !!! !

!!!!!!!! !!

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8

−30

−25

−20

−15

−10

−50

Variation (temps t − temps 0) en mmol/kilogramme de sédiment sec

haut

eur (

cm)

!

!

!

batchcarottedissolution

Variation du NH4+ en fonction de la hauteur(comparaison des trois expériences)

25

hétérotrophe comme premier mécanisme responsable de la dénitrification semble vérifiée. La réduction dissimilative se déroule dans des milieux plus réduits, exclusivement anaérobies. A la fois pour les carottes et dans les batchs, certaines carottes, C10, C8, C14 (Fig. IV.7 et IV.8) sont à l’origine de fortes concentrations en ammonium (variations de l’ordre de 0,1 à 0,3 mmol /kg de séd sec) qui se détachent des autres carottes. En traçant les gains/pertes initiaux en NH4+ et NO3- (Fig. IV.10), il est intéressant de noter que le gain en ammonium est en effet plus important pour C8, C14 et C10 mais également que la perte en NO3- est plus forte que pour ces mêmes carottes. L’hypothèse d’une réduction dissimilative, transformant les nitrates en ammonium, pourrait être suggérée parmi les explications possibles. La carotte 10 se distingue par un sédiment très fin, comparé aux autres, qui pourrait favoriser un milieu très réduit encourageant la réduction dissimilative. Cependant, cela ne semble pas être le cas de C14 et C8 qui se distinguent plutôt par un noyage avec de très importantes quantités d’eau qui pourraient peut être renforcer l’anaérobiose par noyage. Néanmoins, l’eau contient de l’oxygène dissous qui devrait alors être consommé préalablement par dégradation de la matière organique.

Fig. IV.7 et IV.8 : Variations de l’ammonium entre le temps initial et final pour les carottes de sédiments (IV.7) et entre le temps initial et final et les temps intermédiaires pour les batchs et la dissolution (IV.8)

Mécanismes de nitrification dans les sédiments de la banquette Longpont L’expérience de dissolution en milieu oxique a été menée sur un prélèvement à -25 cm et un second prélèvement en surface. Les concentrations sont très faibles ou nulles en NH4+, NO2- , NO3- dans le premier cas mais suivent une dynamique dans le second. La mesure au temps zéro correspond à l’eau milliQ avant le mélange avec le sédiment, en revanche, les concentrations en NH4 sont ensuite non nulles et décroissent. Dans le même temps, les concentrations en nitrites augmentent puis diminuent et enfin les nitrates augmentent. Ces tendances peuvent s’interpréter par un mécanisme de nitrification du NH4+ en NO3-. Lors de la nitrification, les nitrites sont une forme intermédiaire, ce qui pourrait expliquer cette production, puis consommation. D’autre part, les quantités maximales en présence sont de l’ordre de cinq fois plus de nitrates que d’ammonium. A la différence du paragraphe précédent où la désorption ne semble pas jouer un rôle prépondérant à grande échelle sur les horizons jusqu’à -30 cm de profondeur, ce prélèvement est ponctuel et correspond aux premiers centimètres. Une interprétation pourrait être que le NH4+ peut ainsi être adsorbé sur la matrice. Ainsi, une partie du NH4+ de la matrice, qui n’est pas quantifiée par les mesures, peut être transférée en continu à la phase liquide, ce qui peut expliquer les différences

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!! !

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

! !! !

!! ! !! !

!!! !!!

!!!!!!

!!!!!!

!!!!!!

! !!! !!

!!!!!!

!! !!

!!!!! !

!!! !!!

!!! ! !!!!!!!!!!! !!!

!!!!!!

!!!!

! !!! !!

!!! ! !!

!! !! !! !!! !

!!!!!!!! !!

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8

−30

−25

−20

−15

−10

−50


haut

eur (

cm)

!

!

!


Variation du NH4+ en fonction de la hauteur(comparaison des trois expériences)

! !! !

!! ! !! !

!!! !!!

!!! !!!

!! !!!!

!! !!!!

! !!! !!

! !!!!!

!! !!

!!!!! !

!!! !! !

!!! ! !!!!!!!!!!! !! !

!!!!!!

!!! !

! !!! !!

!!! ! !!

!! !! !! !! ! !

!!!!!!!! !!

0.0 0.1 0.2 0.3 0.4

−25

−20

−15

−10

−5


haut

eur (

cm)

8 88 8

1414 14 1414 14

101010 101010

101010 101010

1313 13131313

1313 13131313

9 999 99

11 1111111111

99 99

1111111111 11

999 99 9

111111 11 1111232323232323222222 2222 22

202020202020

202020 20

24 242424 2424

242424 24 2424

4040 4040 4040 404040 40

4141414141414141 4141!

!

batchdissolution

Variation du NH4+ en fonction de la hauteur(numéro des carottes ou des prélèvements (40 et 41) en indice)

26

observées dans la partie soluble entre les concentrations de NO3- et de NH4+. Pour conclure, il y a dans les sédiments de la banquette des organismes capables de nitrifier l’ammonium.

Fig. IV.9: Evolutions de l’ammonium, des nitrites, des nitrates lors de l’expérience de dissolution Les formes azotées et le facteur végétation L’intégration de la végétation à un protocole complexifie l’étude et le contrôle des mécanismes qui s’y déroulent. L’attribution d’une tendance à un mécanisme est plus difficile. Quand les gains/pertes initiaux en NH4+ et NO3- sont tracés (Fig. IV.10), il semble que le gain en nitrates soit positif dans le cas des plantes et que, dans le même temps, pour l’ammonium il y ait une perte. Ces gains/pertes initiaux sont interprétés comme la résultante de la dernière séquence de noyage, mais cette méthode est discutable. Parmi les plantes, les cas qui vérifient le moins ces tendances, les quatre points verts les plus à gauche (n° 20 et 24) correspondent aux cas les plus profonds, à -14 cm pour le cas de gauche et -12 cm pour le cas de droite. Ainsi, ils sont influencés par la sphère racinaire mais probablement moins fortement que dans les autres cas. Ces pastilles vertes correspondent probablement à des tranches de carottes plus analogues à celles qui sont en orange. Des concentrations plus fortes en nitrates (Erler et al., 2011) et moins fortes en ammonium (Sollie et al., 2008) pour les cas avec plantes ont été observées dans des études. Sollie et al. (2008) font l’hypothèse d’assimilation par les plantes ou de nitrification par aération des sédiments dans le

!

!

!

!

!

!

0 1 2 3 4 5 6 7

0.00

00.

005

0.01

00.

015

0.02

00.

025

0.03

0

temps (h)

conc

entra

tion

en N

H4+

(mm

ol/L

)

0.002

0.018

0.02

0.014

0.005

0.0030.002

0.009

0.006

0.003

0.001

0.005

! replicat Areplicat B

Evolution de la concentration en NH4+ en fonction du tempsSédiments en surface de la banquette Longpont

!

!

!

! !

!

0 1 2 3 4 5 6 7

0.00

00.

005

0.01

00.

015

0.02

00.

025

0.03

0

temps (h)

conc

entra

tion

en N

H4+

(mm

ol/L

)

0.0020.001

0.0020.001 0.001

0.004

0.0020.001 0.001 0.001 0.001

0.002


Evolution de la concentration en NH4+ en fonction du tempsSédiments à 25 cm de profondeur dans la banquette Longpont

!

!

!

!

!

!

0 1 2 3 4 5 6 7

0.00

00.

002

0.00

40.

006

0.00

80.

010

temps (h)

conc

entra

tion

en N

O2−

(m

mol

/L)

0

0.004

0.006

0.007

0.008

0.007

0

0.005

0.006

0.008

0.007

0.004


Evolution de la concentration en NO2− en fonction du tempsSédiments en surface de la banquette Longpont

!

! ! ! !

!

0 1 2 3 4 5 6 7

0.00

00.

002

0.00

40.

006

0.00

80.

010

temps (h)

conc

entra

tion

en N

O2−

(m

mol

/L)

0

0.001 0.001 0.001 0.001

0.002

0

0.001

0.002 0.002 0.002 0.002


Evolution de la concentration en NO2− en fonction du tempsSédiments à 25 cm de profondeur dans la banquette Longpont

!

!

!

!

!

!

0 1 2 3 4 5 6 7

0.00

0.05

0.10

0.15

temps (h)

conc

entra

tion

en N

O3−

(m

mol

/L)

0.009

0.055

0.061

0.07

0.087

0.11

0.009

0.075 0.0740.077

0.0810.084


Evolution de la concentration en NO3− en fonction du tempsSédiments en surface de la banquette Longpont

! ! ! ! ! !

0 1 2 3 4 5 6 7

0.00

0.05

0.10

0.15

temps (h)

conc

entra

tion

en N

O3−

(m

mol

/L)

0.0090.01 0.01 0.01 0.011 0.0110.0090.01 0.011 0.011 0.012 0.014


Evolution de la concentration en NO3− en fonction du tempsSédiments à 25 cm de profondeur dans la banquette Longpont

27

système racinaire pour expliquer la baisse d’ammonium. Lamers et al., (2012) soulignent également la présence de processus d’aération par le système racinaire et de nitrification. D’autre part, Hyun et al., (2009) remarquent l’effet de la bioturbation qui aère le sédiment. Dans le cas de cette étude de la banquette de Longpont, lors de la découpe des carottes, de nombreux vers ont été trouvés, en particulier sur les carottes avec végétation. Ainsi, l’échantillonage de plantes est assez faible et cette information devrait être confirmée. Il est possible que des processus de nitrification se produisent dans les zones racinaires par ces phénomènes combinés d’aération des sédiments par les végétaux, de bioturbation et également par le pompage de l’eau par les plantes et ainsi la diffusion d’oxygène vers les horizons inférieurs. Cependant, il faut noter que ces observations pourraient également être dues à une erreur de protocole. En effet, les séquences de batch ont succédé à la découpe des carottes. Pour la série concernant les plantes, les batchs n’ont pas pu se faire aussi rapidement après la découpe que dans les autres cas, ce qui pourrait avoir oxygéné les sédiments. Fréquence et niveau des noyages Des études montrent une augmentation de la dénitrification avec le nombre de crues (Bastviken et al., 2007) par une adaptation de la population dénitrifiante. Ce phénomène ne semble pas être observé dans cette étude. Une explication pourrait être qu’à la différence de Bastviken et al. (2007) et d’autres études en laboratoire, les carottes ont été noyées avec l’eau de l’Orge et non avec une eau artificiellement ionisée, pour essayer de se rapprocher sur ce point des conditions in-situ. D’autre part, les études montrent que plus le niveau de noyage est élevé, plus les horizons riches en matière organique sont affectés, et plus la dénitrification est forte (Lewandowski et al., 2010), (Schilling et Jacobson, 2009), (Stuart et Lapworth 2011). De plus, la variation du niveau de noyage améliore la dénitrification (Hefting et al, 2001). En ce qui concerne le protocole sur les carottes, ces tendances ne semblent pas être observables : d’une part, probablement à cause des faibles horizons et variations qui sont considérés et, d’autre part à cause de l’importance des tendances précédemment observées, entre autres, l’épuisement des nitrates. IV.3.2) Les orthophosphates Le protocole permet de mesurer uniquement les orthophosphates présents dans l’eau qui sont une forme dissoute et inorganique sous laquelle se trouve le phosphore, mais celui-ci se trouve également à l’état organique et aussi particulaire (Worsfold et al., 2008). Le phosphore est affecté par des mécanismes d’adsorption, de désorption, de complexation, de relarguage sous changements d’état redox, d’assimilation, de minéralisation et de sédimentation et d’érosion.

Fig. IV.10: Perte, gain initial en NH4+, NO3- lors des expériences de batchs

!!

!!!!!

!!!

!!!

!!!

!!! !!!

!!!!!!

!!!!!!

!!!!!!

!!!!!!

!!!!

!!!!!!

!!!!!!!!!!!! !!!!!!

!!!!!!

!!! !!!

!!!!

!!!!!!

!!!!!!

−0.6 −0.4 −0.2 0.0 0.2 0.4 0.6−0

.05

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

NO3− : gain (+)/perte(−) initial b en mmol/(kilogramme de sédiment sec)

NH4+

: g

ain

(+)/p

erte

(−) i

nitia

l b e

n m

mol

/(kilo

gram

me

de s

édim

ent s

ec)

88

88141414

141414

101010

101010

101010 101010

131313131313131313131313

999999

111111111111

9999

111111111111

999999111111111111 232323232323

222222222222

202020 20202020202020

242424242424

242424242424

Perte, gain initial en NH4+, NO3− en fontion des carottes de sédiments(les indices sont les numéros des carottes)

!

!

!

!

!

!

!

!

!


28

Un premier constat de baisse de la concentration en PO4--- à la suite du noyage Des phénomènes de relarguage de PO4--- par noyage de sédiments ont souvent été observés lors de différentes études (Lewandowski et Nützmann, 2010), (Surridge et al., 2007), en particulier en raison des mécanismes majeurs pour le PO4-- de complexation avec les oxyhydroxydes de fer III qui sont sensibles à l’état redox du milieu. D’autre part, il semble d’après les exemples biliographiques que parmi les mécanismes possibles, ceux en lien avec la matrice de sédiments, adsorption, complexation, sont prépondérants sur l’assimilation par exemple. Des explications éventuelles du non relarguage (Fig. IV.11) peuvent être tout d’abord une forme de stockage moins sensible que les oxyhydroxydes de fer III au changement redox (Heiberg et al., 2010). D’autre part, Lucassen et al., (2004), soulignent que l’apport de nitrates peut différer le relarguage du PO4--- par effet tampon des nitrates sur le potentiel redox du milieu. Dans le cas de la banquette, cet effet ne pourrait être qu’un report comme le NO3- finit par être consommé. De plus, l’état d’anaérobiose auquel le relarguage se déroule n’est peut être pas atteint, le relarguage a été observé quelquefois dans les 10 premiers jours de noyage ou plus tardivement (Surridge et al., 2007), (Bostic et al., 2006). Enfin, la banquette Longpont est depuis deux ans un milieu plus oxydé qu’auparavant, dans lequel il pourrait y avoir des oxyhydroxydes de fer 3 en certaines quantités. Orthophosphates issus du sédiment Lors des expériences de noyage en carotte avec l’eau de l’Orge chargée en orthophosphates, la tendance est à la baisse de la concentration comme cela a été remarqué précédemment. Les protocoles de batch et de dissolution (Fig. IV.12), avec mélange et agitation de quelques grammes de sédiments avec de l’eau sans PO4--- , mettent en perspective la présence de PO4--- dans le sédiment. Le contenu mobilisable du sédiment peut s’élever à 0.02, 0.08, 0.13 mmol de PO4--- / kg sédiment sec alors que la baisse de PO4- - - dans l’eau de l’Orge est d’un autre ordre, de 0 à 0.002 mmol de PO4---/ kg sédiment sec. Ce PO4--- récupéré pouvait être adsorbé ou complexé. Il semble que les phénomènes majeurs qui sont observés en carotte soient de l’adsorption/ complexation. Teneurs en orthophosphates en fonction de la profondeur Comme cela a été souligné ci-dessus, le PO4--- des expériences de batch et de dissolution correspond à la part mobilisable. Sur ce faible échantillonnage, il semble pour la dissolution en bleu, mais aussi pour les batchs sur des carottes en rouge, en particulier la 20 et la 24 à deux profondeurs différentes, que plus la profondeur diminue, plus il y a de PO4--- mobilisable. En suivant une hypothèse simple, de stockage du PO4--- sous la même forme sur l’horizon de 25 cm, alors il y aurait probablement un contenu en PO4--- du sédiment plus important en s’approchant de la surface. Différentes interprétations peuvent être faites, d’une part l’apport en PO4--- peut être plus faible en profondeur. Premièrement, Erler et al. (2011) notent des concentrations moins importantes en PO4---, NH4+, et NO3- en profondeur, comme dans le cas de la dissolution, et proposent de l’associer à de plus faibles teneurs en matière organique en profondeur. Les mesures

Fig. IV.11: Variations des orthophosphates entre le temps initial et final pour les carottes de sédiments

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

−0.002 0.000 0.002 0.004 0.006 0.008

−30

−25

−20

−15

−10

−50

Variation (fin − début du noyage) en mmol/kilogramme de sédiment sec

haut

eur (

cm)

8

814

14

10

10

10

13

13

13

9

9

9

11

11

11

8

814

14

9

9

9

9

11

11

11

11

11

10

10

10

13

13

13

13

8

814

14

9

9

9

9

9

11

11

11

11

11

11

10

10

10

13

13

13

13

20

20

20

2122

24

24

25

26

26

26

26

26

27

27

27

27

27

20

20

20

20

24

24

25

20

20

20

20

222324

24

24

25

25

26

26

26

26

27

27

27

27

27

20

20

20

20

212224

24

24

25

25

26

26

26

26

26

27

27

27

27

27

20

20

212223

24

24

25

25

! carotte

Variation du PO4−−− en fonction de la hauteur(numéros des carottes en indice)

29

pour Longpont ne montrent pas une tendance franche de la baisse en matière organique avec la profondeur, même si une tendance légère est souvent identifiable. Deuxièmement, cette tendance pourrait être expliquée par de plus fortes capacités d’adsorption, de complexation en surface au niveau d’horizons plus oxydés. Cependant, les tendances, cette fois-ci dans l’eau de l’Orge, ne sont pas aussi claires et il y aurait peut-être même un abattement des concentrations légèrement plus fort en profondeur (Fig. IV.13). Cet abattement pourrait être mis en parallèle avec des teneurs plus faibles en profondeur dans le sédiment. Enfin, dans tous les calculs des variations après-avant noyage, l’hypothèse a été faite jusqu’à présent que, lors du noyage statique, la diffusion verticale est négligeable. Cette hypothèse pourrait être revue. Ce phénomène est négligeable ou non suivant les situations (Smolders et al., 2010) (Moneron, 2000) (Bartoli et al., 2009).

Contenu en orthophosphates selon les sédiments et le carbone organique Sur la figure IV.14 se trouvent les variations en PO4--- dans les expériences de batch. Il semble qu’en considérant les sédiments de la banquette Longpont mais aussi les autres localisations, il y ait une relation entre le PO4--- et le carbone organique, et ainsi la matière organique. A l’exception de Souchard (graviers) et Carouge, qui sont les deux prélèvements en fond de lit sans clapets, les différents sédiments sont relativement alignés. La multiplicité des points est due aux triplicats mais aussi aux calculs de la variation en mmol, qui prend en compte le volume dans le batch entre chaque prélèvement aux temps t. Les contenus en PO4--- des sédiments avec des plantes à faibles profondeurs émergées, à Archives, sont élevés et Pressat correspond à du sédiment de fond de lit très fin, proche de la vase où les clapets n’ont pas été enlevés.

Fig. IV.12: Variations des orthophosphates entre le temps initial et les temps intermédiaires pour les

batchs et la dissolution

Fig. IV.13: Variations des orthophosphates entre le temps initial et final pour les carottes de sédiments (sauf C24)

Fig. IV.14: PO4--- mobilisable lors des expériences en batch et carbone organique

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

! !!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!!

!

−0.003 −0.002 −0.001 0.000

−30

−25

−20

−15

−10

−50

Variation (fin − début du noyage) en mmol/kilogramme de sédiment sec

haut

eur (

cm)

8

814

14

10

10

10

13

13

13

9

9

9

11

11

11

8

814

14

9

9

9

9

11

11

11

11

11

10

10

10

13

13

13

13

8

814

14

9

9

9

9

9

11

11

11

11

11

11

10

10

10

13

13

13

13

20

20

20

2122

25

26

26

26

26

26

27

27

27

27

27

20

20

20

20

25

20

20

20

20

22 2325

25

26

26

26

26

27

27

27

27

27

20

20

20

20

2122

25

25

26

26

26

26

26

27

27

27

27

27

20

20

212223

25

25

! carotte

Variation du PO4−−− en fonction de la hauteur(toutes les carottes sauf la 24: numéros des carottes en indice)

!!

!

!!!!

!

!

!!

!

!!!

!

!

!

!!!!

!!!!!!

!

!!

!

!

!

!!

!!!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!!!!

!!

!!!!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!!

!

1 2 3 4 5 6 7

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30


PO4−−−

: V

aria

tion

(tem

ps t −

tem

ps 0

) en

mm

ol/k

ilogr

amm

e de

séd

imen

t sec

−7−7

−7

−7−7−7−7

−7

−7

−7−7

−7

−14−14−14

−14

−14−14

−9−9−9−9

−12−12−12−12−12−12

−7

−7−7

−7

−7−7

−1−1

−1−1−1

−1

−1−1

−1

−1−1−1

−1

−1

−1

−1

−1

−1

−1

−1−1−1−1−1−1−1−1

−1−1

−1−1−1−1

−1

−1

−1

−1

−1

−1

−1−1−1

−1−1

−1

Perte/gain initial en PO4−−− et teneur en carbone organique(expérience en batchs, profondeurs en indice)

!! !! !! !! !! ! !

!!! !! !

!!! !

!!!! !!

!! ! !!!

! !!! ! !! ! ! !

!! !!! ! !! !!

0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14

−25

−20

−15

−10

−5


haut

eur (

cm)

2323 2323 2323 2222 2222 22 22

202020 2020 20

202020 20

24242424 2424

2424 24 242424

40 404040 40 4040 40 40 40

4141 414141 41 4141 4141!

!

batchdissolution

PO4−−− issu du sédiment en fonction de la hauteur

(numéros des carottes en indice ou des prélèvements (40 et 41))

(sédiments de la banquette Longpont)

30

Autres facteurs pouvant influencer les orthophosphates Sollie et al. (2008) Desmet et al. (2011) montrent que des teneurs en PO4--- peuvent être moins importantes avec des plantes. Il y a certes l’explication par l’assimilation, mais l’oxygénation du milieu et ainsi le stockage par complexation, est aussi retenu. Zhang et al. (2011) ne constatent pas d’impact des plantes et proposent deux explications : 1) un mécanisme d’adsorption/ complexation prépondérant ; 2) des teneurs en PO4--- apportées trop faibles. Pour la banquette, le facteur plante n’est pour l’instant pas facilement identifiable. Sur le peu de données disponibles en batch sur le graphique ci dessus, la part stockée à -7 cm dans la zone racinaire peut paraître un peu plus élevé qu’aux profondeurs plus grandes. Enfin, en ce qui concerne l’effet de la succession des crues ou de la hauteur du noyage, les facteurs et phénomènes observés jusqu’à présent sont probablement plus forts et empêchent de constater des tendances sur ces deux derniers points. IV. 3.3) La problématique des sulfates Une forte augmentation des sulfates Le premier constat est la forte augmentation de la concentration en sulfates (Fig.V.1). Suivant le principe de la dégradation de la matière organique, il aurait été envisageable d’observer une diminution des concentrations en sulfates sous l’effet d’une sulfato-réduction ou alors d’observer une stagnation des concentrations en sulfates. Précisions sur les formes et sources du soufre D’après Calvet (2003), les sulfates et sulfures présents dans l’eau sont en interactions par adsorption et désorption avec les constituants minéraux. Sous forme de sulfate, le soufre est associé au calcium pour former du gypse et les sulfates et plus particulièrement les sulfures sont de bons éléments pour former des complexes avec les métaux. Le soufre se trouve également sous forme organique (les esters sulfuriques et acides aminés par exemple). De plus, le soufre est apporté par les engrais (sulfates de potassium, magnésium…). Hypothèse d’une dénitrification autotrophe à l’origine des sulfates Des augmentations de concentrations en sulfates ont pu être observées (Smolders et al., 2010), (Lucassen et al., 2004), (Rivett et al., 2008) et expliquées par une dénitrification des nitrates par oxydation des sulfures et non par oxydation de la matière organique. Cette hypothèse a été écartée en tout cas comme première cause, car si tous les nitrates présents étaient dénitrifiés selon ce processus, seulement quelques dizaines de pourcents des sulfates relargués seraient expliqués. Hypothèse de dissolution de sels de sulfates Les tendances observées pour le SO4--, le Ca++ et le Mg++ (Fig. IV.1et Annexe IV.5 ) ont mené à l’hypothèse de dissolution de sels de sulfates (Fig. IV.15) (Fig. IV.16). En outre, en raison du protocole et des centaines de prélèvements réalisés, il n’était pas envisageable de quantifier, dans ce milieu supposé à pH acide, les bicarbonates qui ne peuvent être obtenus au Dionex. Ainsi, seule une approximation grossière, en détournant l’usage habituel du calcul de la balance ionique, est obtenue par identification à la résultante non nulle.

31

Afin d’étayer cette hypothèse de dissolution de sels, une analyse en composantes principales a été conduite (Fig. IV.17). Elle se base sur les 11 ions et la balance, qui sont les variables, et les 202 prélèvements, qui sont les individus. Ces variables sont centrées et non réduites afin d’étudier les ratios molaires des variations. Seuls les deux premiers axes d’inertie ont été gardés, ils sont représentatifs de 97,3 % de l’inertie totale. D’après les résultats, les angles entre la Balance et Ca++, d’une part, et Ca++ et SO4- -, d’autre part, sont inférieurs à 90°, ce qui indique une corrélation entre ces variables. Il y a, en outre, un effet de taille manifeste des trois principales variables sur les autres en raison de la non réduction.

Fig. IV.17 : Représentation des variables et individus dans les plans des deux premiers axes de l’ACP

!

!

!

!

!

!

!!

!!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!!

!!!

!!

!

!!

!!!

!

!

!

!

!!! !

! !

!

! ! !

!!

!

!

!

!!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!!!

!

!!!

!!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!!

!!

!!!!!

!

!!

!!

! !!

!

!

!

!

! !

!!

!

!

!!!

!!!

!

!!!

!

!

!!

!!

!!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!!

!

!!

!!!

!!!

!

!!!

!!

!!!

!!!

!!

!!

!

!!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!!!

!

!!

!

!!

!!

!

!!

!

!!

!

!

!

!!

! !

!

!!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!!

! !

!

!

!

!!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!!!!!!

!!

0.5 1.0 1.5

02

46

8

Mg++ : Variation (temps t − temps 0) en mmol/kilogramme de sédiment sec

Ca+

+ :

Varia

tion

(tem

ps t −

tem

ps 0

) en

mm

ol/k

ilogr

amm

e de

séd

imen

t sec

!

!

!


Relation entre le Ca++ et le Mg++(numéros des carottes en indice)

Fig. IV.15 et IV.16: Variations du Ca++ et du SO4—(Fig. IV.15), du Ca++ et du Mg++ (Fig. IV.16) entre le temps initial et final

!

!

!

!

!

!

!

!

! !

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!

! !

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

! ! !

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

!

! !

!!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!

!!

!

!

!

!

!

!

0.0 0.5 1.0 1.5 2.0

0.0

0.5

1.0

1.5

2.0

SO4−− : Variation (temps t − temps 0) en mmol/kilogramme de sédiment sec

Ca++

: V

aria

tion

(tem

ps t −

tem

ps 0

) en

mm

ol/k

ilogr

amm

e de

séd

imen

t sec

! carotte

Relation entre le Ca++ et le SO4−−(expériences sur les carottes)

32

Un essai d’interprétation physique de ces résultats statistiques peut être fait, en assimilant chacun des axes à une dissolution. Pour faciliter la lecture, les composantes sont converties en pourcentages (Tab.IV.5). Ainsi le premier axe (horizontal), portant l’inertie maximale pourrait être interprété, avec l’approximation par la balance, comme majoritairement une dissolution de carbonates à 59% et de calcium à 18%. La deuxième dissolution pourrait correspondre à celle de sels de sulfates avec 48% de sulfates, 35% de calcium et 7% de magnésium.

En s’intéressant aux individus les plus caractéristiques de chacun des axes (n° indiv., type de carotte, profondeur) alors du coté positif de la dissolution des bicarbonates il y a (35, C14 séd., -8cm) , (143, C24 lycope, -7cm), (31, C8 séd., -4cm), (70, C14, -8cm) (39, C9 séd., -10cm) (7 , C14 séd., -8 cm) (130, C24 lycope, -17cm). Ces prélèvements correspondent à des horizons proches de la surface à l’exception du dernier qui est dans une zone racinaire de lycope, également représenté par un autre individu. Les carottes C8 et C14 sont très représentées. A l’opposé, du coté négatif il y a (84, C11 séd., -17,5 cm), (97, C20, scirpe, -16cm), (120, C27 séd., -20 cm), (95, C13 séd., -6cm), (114, C26 séd., -20cm), (119, C27 séd., -20 cm) (179, C26 séd., -20 cm) qui correspondent à des profondeurs plus grandes et aux scirpes. Du coté positif de la dissolution des sels de sulfates, il y a (100, C20 scirpe, -19 cm) (99, C20 sc., -9cm) (101, C20 sc., -24 cm), (126, C20 sc., -19 cm)(27, C11 séd., -22,5 cm) (125, C20 sc., -14cm), (86, C11 séd., -27,5cm), (48, C11 séd., -22,5 cm), (124, C20 sc., -9 cm) (127, C20 sc, -24 cm) (105, C21 sc., -8 cm) (103, c22 sc., -7cm) qui correspondent aux scirpes, avec en particulier C20, et aux profondeurs de sédiments importantes. Enfin, du coté négatif de la dissolution des sels de sulfate, il y a (148, C25 lycope, -12,5 cm), (175, C25 lycope, -12,5 cm) (94, C13 séd., -1 cm) (65, C8 séd., -4 cm) qui sont des profondeurs plus faibles et des lycopes. La plus grande quantité de bicarbonates à faible profondeur pourrait s’interpréter par un mécanisme de dégradation de la matière organique qui acidifie le milieu plus la profondeur augmente et ainsi augmente la concentration en CO2 aux dépens des bicarbonates (Sigg et al., p73, 2006) Mécanismes d’oxydation des sulfures et de réduction de sulfates Si l’hypothèse de dissolution des sels peut être maintenue, il est intéressant de chercher à préciser l’éventualité de mécanismes par exemple de sulfato–réduction ou d’oxydation des sulfates par l’oxygène. Avec les données disponibles, un calcul grossier de moyennes des variations en mmol/ kilogramme de sédiment sec du Ca++, Mg++, SO4—sur toutes les carottes a été fait et les ratios entre les trois expériences sont présentés (Tab.IV.7). Les variations en Ca++ et Mg++ sont croissantes selon les expériences en carottes, en batchs et de dissolution, ce qui peut s’expliquer par le mode opératoire de mélange entre l‘eau et les sédiments (Tab.IV.6). Les ratios entre la dissolution et les batchs sont comparables pour le Ca++ et Mg++, mais ne le sont plus pour les expériences en carottes. Si l’hypothèse 1 (Tab.IV.6) est faite, alors il devrait y avoir la même composition en batch et en dissolution entre le SO4—et Ca++ et Mg++ or le ratio dissolution/ batchs du SO4-- est plus grand. Ceci peut s’expliquer soit par un numérateur supérieur grâce à une oxydation des sulfures en sulfates lors de la dissolution, soit par un dénominateur inférieur grâce à une sulfato-réduction en batch. Cependant, lors de mesures des cinétiques de sulfato-réduction (Hyun et al., 2009) (Holmer et Storkholm, 2001), celles ci sont fortement sous-estimées à cause d’une oxydation plus rapide simultanée. De plus, en batchs, les nitrates n’étaient jamais épuisés par la dégradation de la matière

Tab. IV.5 : Composantes des deux axes de l’ACP

33

organique. Ainsi, il semble qu’un processus d’oxydation des sulfures s’ajoute au moins lors de la dissolution. L’hypothèse d’une oxydation des sulfures en carottes de manière beaucoup plus faible peut être avancée s’il y a des fuites par les septa ou alors par le haut lors du noyage partiel.

Tab.IV.6 : Hypothèses de mécanismes en liens avec les conditions opératoires

Tab.IV.7 Ratios inter-expériences de production de Ca++, Mg++, SO4--

Autre hypothèse concernant la production de sulfates : la réduction du fer Enfin, une dernière hypothèse est avancée. En théorie, une réaction d’oxydation des sulfures par le fer III, qui est par exemple moins favorable énergétiquement qu’une dénitrification autotrophe, pourrait se dérouler (Calvet, p44, 2003), (Hyun et al., 2009), (Lucassen et al., 2004). De plus, dans le chapitre Chimie aux Intefaces, Sigg et al. (2006), expliquent que « H2S(ou HS-) est un agent réducteur particulièrement efficace pour les hydroxydes de fer III ». Dans ce cas, il faudrait expliquer la coexistence de fer 3 et de sulfures. De plus, est ce que la mise en eau pourrait activer ce mécanisme par mise en contact ou alors cette réaction se déroule-t-elle indépendamment de l’apport en eau ? Sulfates et plantes De la même manière que pour les nitrates (Fig. IV.18), il y a plus de sulfates dans les zones racinaires : à nouveau, les deux profondeurs les plus grandes dans les carottes avec végétation s’apparentent le plus avec les carottes sans végétation. Des concentrations plus fortes en sulfates dans les zones racinaires peuvent être mesurées à la suite de l’enchaînement des mécanismes (Negrin et al., 2011) d’apport de matière organique, de stimulation de la minéralisation, de baisse du potentiel redox et ainsi de sulfato-réduction. Néanmoins, des baisses en sulfates s’observent aussi et s’expliquent par l’oxydation de la zone racinaire (Lamers et al., 2012) (Hyun et al., 2009). Cependant, à nouveau comme pour l’ammonium (§ IV.3.1 Les formes

Fig. IV.18 :Perte, gain initial en NH4+, NO3- lors des expériences de batchs

!! !!

!!!!!!!!! !!!

!!! !!!

!!!!!!

!!!!!!

!!!!!!

!!!!!!

!!!! !!!!!!

!!!!!!!!!!!!

!!!

!!!

!!!

!!!

!!!

!!!

!!

!!

!!!

!!!

!!!

!!!

−0.6 −0.4 −0.2 0.0 0.2 0.4 0.6

12

34

56

NO3− : gain (+)/perte(−) initial b en mmol/(kilogramme de sédiment sec)

SO4−−

: ga

in (+

)/per

te(−

) ini

tial b

en

mm

ol/(k

ilogr

amm

e de

séd

imen

t sec

)

−4−4 −4−4

−8−8−8 −8−8−8−10−10−10 −10−10−10

−5−5−5 −5−5−5

−11−11−11−11−11−11

−6−6−6−6−6−6

−20−20−20−20−20−20

−22.5−22.5−22.5−22.5−22.5−22.5

−10−10−10−10−12.5−12.5−12.5−12.5−12.5−12.5

−5−5−5−5−5−5−7.5−7.5−7.5−7.5−7.5−7.5

−7−7−7

−7−7−7

−7−7−7

−7−7−7

−14−14−14−14−14−14

−9−9

−9−9

−12−12−12−12−12−12

−7−7−7

−7−7−7

!

!

!

!

!

!

!

!

!


Perte/gain initial en NO3− et SO4−− en fontion de la végétation(expériences en batchs, les indices représentent la hauteur en cm)

34

azotées), il faut noter que ces observations pourraient également être dues à une erreur de protocole. En effet, les séquences de batch ont succédé à la découpe des carottes. Pour la série concernant les plantes, les batchs n’ont pas pu se faire aussi rapidement après la découpe que dans les autres cas, ce qui pourrait avoir oxygéné les sédiments. IV.3.4) Les éléments et grandeurs non mesurés Le dioxygène En raison du protocole lent de drainage par goutte à goutte à l’air libre, cette grandeur n’a pas été mesurée. Une dégradation de la matière organique par respiration de l’O2 peut avoir lieu dans les carottes avant la dénitrification avec : 1) l’oxygène dissous de l’eau de l’Orge ; 2) des entrées par le haut de la carotte lorsque le noyage est partiel ; 3) dans le cas de fuites au niveau des septa. Le fer Des témoins de la présence de fer ont été observés sur les carottes à la découpe. Suivant l’état plus ou moins oxydé ou réduit du milieu, le fer peut être à l’état d’oxyhydroxydes de fer 3, ou sous forme de fer 2 ou dans des milieux plus réduits sous forme par exemple de pyrite FeS2. Le pH La dégradation de la matière organique entraîne une diminution du pH en profondeur. D’autre part, à pH inférieur à 5, les sulfates peuvent entraîner un relarguage d’orthophosphates (Chavan et al., 2008), ce qui n’est pas le cas. D’après Lamers et al. (2012), une majorité des sols anaérobies est tamponnée à pH 6-6,5 par le couple HCO3-/CO2 et le pH peut être plus faible dans la rhizosphère. Le potentiel redox du milieu En l’absence de mesures sur le pH et le potentiel redox il est difficile de donner une valeur précise de ce dernier. Cependant, en suivant la séquence de réduction des accepteurs d’électrons, le potentiel redox, se situe au delà de la réduction du dioxygène et des nitrates. Le milieu n’est peut être pas assez réduit pour observer de sulfato-réduction ou alors celle-ci est masquée par la forte augmentation en SO4--. D’autre part, pour le fer et le manganèse, il n’y a pas de mesure pour évaluer une possible réduction mais il semble bien que les nitrates soient épuisés avant la fin du noyage. IV.3.5) Une proposition de scénario des étapes subies par la banquette Longpont Tout d’abord, malgré toutes les mesures et comme le montre la sous-partie précédente, il y a de nombreuses inconnues, ce qui complexifie la compréhension du système. De plus, il n’y a pas encore eu d’analyses du contenu des sédiments, ce qui aidera à terme l’interprétation. Phase I jusqu’ à l’abaissement du clapet le 16 mars 2010 Jusqu’au 16 mars 2010, la banquette se trouvait en fond de lit dans un milieu anaérobie. Dans ces conditions, les profils de concentration d’eau interstitielle de sédiments (Nealson et Stahl, 1997) s’apparentaient probablement aux profils classiques de consommation de O2, de nitrates, de sulfates, à l’augmentation des concentrations en ammonium, fer II et sulfures en s’enfonçant dans les horizons. Sur plusieurs années, il a dû s’accumuler de grandes quantités de fer II et de sulfures. Ces sulfures en milieu très réduit sont stables entre autres sous forme de pyrite FeS2.

35

Phase II du 16 mars 2010 jusqu’aux prélèvements de mai 2012 A la suite de l’abaissement du clapet le 16 mars 2010, la banquette a été dénoyée puis a subi les fluctuations du niveau de l’Orge pendant un peu plus de deux ans. Ainsi, de grandes quantités de O2 ont été apportées au milieu, lors des dénoyages, et de nitrates, lors des noyages, ce qui a oxydé le milieu. Burgin et al. (2011) soulignent que les zones qui sont dénoyées sont le lieu d’oxydation des sulfures et du fer. Les sulfates sont plus mobiles que le fer III, ainsi il pourrait être imaginé que les sulfates soient lessivés, comme c’est le cas en laboratoire et que cela augmente le ratio Fe/S du sédiment. Une autre hypothèse est donc la présence de sels de sulfates qui seraient déjà présents lors de la phase I. Une explication envisageable mais à vérifier se trouve dans le contexte géologique du site dans la partie II. La banquette Longpont se trouve en rive gauche et sur ces coupes géologiques (Fig II.1), on remarque la présence de marnes supragypseuses. Phase III de noyages en laboratoire Les expériences en laboratoire représentent quelques jours comparés aux deux ans de la phase II. Le sédiment hérité est peut-être dépourvu de ses formes les plus lessivables, du SO4—en solution provenant de la phase II, serait probablement déjà lessivé, sinon après la première séquence. En revanche, les structures comme la pyrite sont toujours présentes et s’il y a des sels, ils peuvent toujours être présents également. Les hypothèses concernant les sulfates en laboratoire sont toujours ouvertes, mais on peut remarquer que, concernant les orthophosphates, une accumulation de fer III suite à la phase II pourrait contribuer au non relarguage malgré le noyage.

36

V) Conclusions Afin de rassembler les points principaux de ce travail, des conclusions vont être tirées sur le protocole et les résultats observés mais aussi sur quelques difficultés rencontrées, les améliorations à apporter et enfin les perspectives de ce travail. Concernant les phénomènes observés, les banquettes sont le lieu de dénitrification des nitrates et nitrites d’après les résultats obtenus en laboratoire sur les carottes de sédiments et d’après les teneurs observées sur les prélèvements en fond de banquette. La cinétique de dénitrification est globalement corrélée à la teneur en carbone organique. Dans les conditions en laboratoire, les quantités de ces formes azotées tendaient à l’épuisement y compris pour les séquences de noyages les plus courtes d’un jour, ce qui mène à penser que d’autres accepteurs d’électrons servent à la dégradation de la matière organique en relais des nitrates et nitrites. L’ammonium, en raison des mécanismes du cycle de l’azote, la minéralisation et également sans doute des interactions plus directes avec les nitrates et nitrites est produit lors des noyages. Les interactions avec la végétation et aussi la bioturbation, par exacerbation de l’interface oxique/anoxique, seraient peut être un moyen, par couplage des processus de nitrification et dénitrification de réduire les quantités d’ammonium. Le second nutriment étudié, le phosphore, par dosage d’une de ses formes, les orthophosphates, montre un abattement des concentrations provenant de l’Orge à la suite d’un temps de séjour dans les sédiments des banquettes. Par ailleurs, les orthophosphates contenus dans les sédiments semblent être corrélés avec la teneur en carbone organique. Ainsi, il apparaît que dans ce système à l’étude, le bilan des orthophosphates, mécanismes sources et puits, est dominé par ces derniers mécanismes d’adsorption/complexation. Il peut être noté parallèlement que ces banquettes sont soumises depuis deux ans à l’oxydation de leur milieu, ce qui pourrait être une explication. Ensuite, en ce qui concerne les sulfates qui augmentent fortement au terme du noyage, différentes formes du soufre et ainsi différents mécanismes peuvent être à l’origine de cette observation. Les concentrations augmentent avec la profondeur, diminuent au fil de séquences de crues et ont une légère dépendance en fonction du lieu de prélèvement, proximité de la rivère ou de la berge. L’une des hypothèses est celle des sels de sulfates. Par ailleurs, on peut remarquer que: 1) cette rivière a été fortement anthropisée et ne s’écoule pas toujours dans son lit alluvionnaire mais sur les coteaux, 2) dans le contexte géologique, on note la présence de marnes supragypseuses . Enfin, ces fortes quantités de sulfates ne permettent pas de déceler des mécanismes de sulfato-réduction d’ordre bien plus faible en terme de concentrations qui pourraient de ce fait être masqués. Comme cela a été noté précédemment le rôle des plantes est intéressant, si celles-ci pompent de l’eau en carotte, il est possible qu’à l’échelle des banquettes, elles aient pour conséquence d’augmenter les volumes qui transitent dans les banquettes et qui peuvent ainsi être impactés par les sédiments en terme de qualité de l’eau. En ce qui concerne, les sédiments de localisation et d’histoire différentes en terme d’abaissement des clapets, les différences notables qui sont observées encouragent à renforcer l’échantillonnage avant de tirer des conclusions. En effet à la différence des nombreuses carottes sur une banquette, il y a eu un voire deux prélèvements pour des tronçons de plusieurs kilomètres, alors que des graviers ou de la vase en un lieu de quelques mètres carrés ne sont pas forcément représentatifs. Enfin, c’est dommage de ne pas avoir d’informations concernant les grandeurs et éléments non mesurés comme le potentiel redox ou le fer, mais également d’analyse du contenu de sédiments, ce qui aiderait les interprétations, de ces sédiments avec un historique original, de possible accumulation de fer et de soufre réduits alors qu’ils étaient en fond de lit puis d’oxydation par dénoyage et variations du niveau de l’eau. D’autres difficultés mais qui participent à l’intérêt et à la richesse du stage, sont l’emprise avec le réalité du terrain, d’idées sur le papiers qui ne peuvent pas se réaliser debout dans la boue et qui se traduisent par des échecs et puis des modifications de protocole pour contourner les difficultés. Le facteur temps et inertie du protocole étaient également des difficultés, les phénomènes sont simulés

37

sur de vrais modèles réduits, avec un temps non réduit, et ainsi des journées d’expériences, de manipulations et de traitements en laboratoire et des semaines d’attentes de matériel commandé. De nombreux axes permettraient d’enrichir ce premier travail, tout d’abord par une étude plus fine sur le terrain et ensuite par une modification des protocoles en laboratoire afin de simuler des temps plus courts de noyage, avec entre autres pour objectifs d’étayer les cinétiques de dénitrification et les abattements in situ. D’autre part, il serait intéressant de considérer des carottes de plus grandes tailles et de même taille. De plus, les plantes dans ce type de travaux sont souvent plus au centre de l’étude avec des analyses d’azote et de phosphore contenus. Par ailleurs, les hypothèses de traitements des données sont à affiner pour des travaux ultérieurs. Enfin, il est nécessaire de rester vigilant quand à la fidélité de ces expériences en carotte par rapport aux conditions et aux phénomènes qui se déroulent in situ et à leur cinétique. Pour conclure, en ce qui concerne les perspectives et en prenant en compte les remarques précédentes, ce travail par la création d’un protocole, l’obtention de données, l’observation de phénomènes est une base, un apport de compréhension à l’échelle locale, qui par une confrontation avec les données de terrain accumulées lors de la thèse de Cécile Bellot, pourra participer à l’intégration des phénomènes et à leurs poids à l’échelle de la rivière. Remerciements Je tiens à remercier tout particulièrement mes encadrants M. Philippe Moncaut, Mlle Cécile Bellot et M. Jean-Marie Mouchel pour le sujet très intéressant qu’ils m’ont proposé d’étudier, et ensuite, durant le stage, pour leurs nombreux conseils et les entretiens sans lesquels je n’aurais pas pu progresser. Je remercie le SIVOA pour le financement de ce stage et j'espère que les résultats de ce travail constitueront un apport positif pour les études en cours. Toute ma gratitude va à Robert et Laurent pour leur aide à la conception du matériel pour mon stage, Elodie et Pascal, mes voisins, qui ont dû me supporter, et tous les autres collègues du SIVOA pour leur accueil. M. Jean Guittet et Nelly m’ont également été d’un grand secours pour préciser l’identification de la flore. Dans le cadre de Sisyphe, je tiens aussi à remercier vivement M. Gilles Billen qui m'a accordé généreusement son attention, m'a donné des conseils et des explications précieuses et m’a initié à la biogéochimie ainsi que M. Pierre Ribstein pour sa disponibilité et son aide au bon déroulement de mon stage au laboratoire. Enfin, lors de mes efforts et difficultés de manipulation, Anun, Benjamin, les ingénieurs, les chercheurs, les doctorants et stagiaires de Sisyphe m'ont bien aidé de leurs conseils avisés lors des analyses en laboratoire et je leur en suis très reconnaissant.

38

Annexes IV.1: Photographies des carottes de sédiments

39


40


41


42

Annexe IV.2 : Volumes injectés et prélevés pour les carottes avec un noyage total

!

!

!

!

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0

volume (ml)

haut

eur (

cm)

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0

volume (ml)

haut

eur (

cm)

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0

volume (ml)

haut

eur (

cm)

Carotte C8, sans végétation, 9 cm de haut, noyage total +5cm

autres cotes positionnées au niveau du bas de chacune des tranches de 5cm

cote +5cm: valeur à l injection, cote +3cm et +1cm: surnageant

! 1er: 2jours (45h)2ème: 4jours (100h)3ème: 1jour (27h)

!

!

!

!

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0

volume (ml)

haut

eur (

cm)

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0

volume (ml)

haut

eur (

cm)

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0

volume (ml)

haut

eur (

cm)




! 1er: 2jours (45h)2ème: 4jours (100h)3ème: 1jour (27h)

!

!

!

!

!

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0

volume (ml)

haut

eur (

cm)

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0

volume (ml)

haut

eur (

cm)

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0

volume (ml)

haut

eur (

cm)




! 1er: 4jours (94h)2ème: 2jours (52,5h)3ème: 1jour (26h)

!

!

!

!

!

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0

volume (ml)

haut

eur (

cm)

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0

volume (ml)

haut

eur (

cm)

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0

volume (ml)

haut

eur (

cm)




! 1er: 4jours (94h)2ème: 2jours (52,5h)3ème: 1jour (26h)

!

!

!

!

!

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0

volume (ml)

haut

eur (

cm)

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0

volume (ml)

haut

eur (

cm)

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0

volume (ml)

haut

eur (

cm)




! 1er: 1jour (27h)2ème: 4jours (98h)3ème: 1jour (26,5h)

!

!

!

!

!

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0

volume (ml)

haut

eur (

cm)

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0

volume (ml)

haut

eur (

cm)

0 100 200 300 400 500

−30

−20

−10

0

volume (ml)

haut

eur (

cm)

Carotte C11, sans végétation, 27,5 cm de haut, noyage total +5cm



! 1er: 1jour (27h)2ème: 4jours (98h)3ème: 1jour (26,5h)

43

Annexe IV.2 : Volumes injectés et prélevés pour les carottes avec un noyage partiel

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0

volume (ml)

haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0

volume (ml)

haut

eur (

cm)

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0

volume (ml)

haut

eur (

cm)

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0

volume (ml)

haut

eur (

cm)

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0

volume (ml)

haut

eur (

cm)

Carotte C20, scirpe des bois, 24 cm de haut, noyage partiel −5cm


cote +5cm: valeur à l injection

!

1er: 2jours (45h)2ème: 3jours (67h)3ème: 1jour (28h) 4ème: 2jours (41,5h) 5ème: 2jours (46h)

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0

volume (ml)

haut

eur (

cm)

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0

volume (ml)

haut

eur (

cm)

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0

volume (ml)

haut

eur (

cm)




1er: 2jours (45h)4ème: 2jours (41,5h) 5ème: 2jours (46h)

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0

volume (ml)

haut

eur (

cm)

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0

volume (ml)

haut

eur (

cm)

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0

volume (ml)

haut

eur (

cm)

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0

volume (ml)

haut

eur (

cm)




1er: 2jours (45h)3ème: 1jour (28h) 4ème: 2jours (41,5h) 5ème: 2jours (46h)

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0

volume (ml)

haut

eur (

cm)

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0

volume (ml)

haut

eur (

cm)

Carotte C23, lycope d Europe, 7 cm de haut, noyage partiel −5cm



3ème: 1jour (28h) 5ème: 2jours (46h)

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0

volume (ml)

haut

eur (

cm)

!

!

!

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0

volume (ml)

haut

eur (

cm)

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0

volume (ml)

haut

eur (

cm)

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0

volume (ml)

haut

eur (

cm)

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0

volume (ml)

haut

eur (

cm)




!


0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0

volume (ml)

haut

eur (

cm)

!

!

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0

volume (ml)

haut

eur (

cm)

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0

volume (ml)

haut

eur (

cm)

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0

volume (ml)

haut

eur (

cm)

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0

volume (ml)

haut

eur (

cm)

Carotte C25, lycope d Europe, 12,5 cm de haut, noyage partiel −5cm



!


0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0

volume (ml)

haut

eur (

cm)

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0

volume (ml)

haut

eur (

cm)

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0

volume (ml)

haut

eur (

cm)

Carotte C26, sans végétation, 30 cm de haut, noyage partiel −5cm



1er: 2jours (51h)2ème: 1jour (27h)3ème: 2jours (41,5h)

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0

volume (ml)

haut

eur (

cm)

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0

volume (ml)

haut

eur (

cm)

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0

volume (ml)

haut

eur (

cm)

Carotte C27, sans végétation, 27 cm de haut, noyage partiel −5cm



1er: 2jours (51h)2ème: 1jour (27h)3ème: 2jours (41,5h)

44

Annexe IV.3 : Masses humides et sèches pour les carottes avec un noyage total

!!!

!!!

0 200 400 600 800

−30

−20

−10

0

masse (grammes)

haut

eur (

cm)

!!!

!!!

!

!

Masse humideMasse sèche

Masses humides et sèches des tranches en fonction de la hauteur



!!!

!!!

0 200 400 600 800

−30

−20

−10

0

masse (grammes)

haut

eur (

cm)

!!!

!!!

!

!





!!!

!!!

!!!

0 200 400 600 800

−30

−20

−10

0

masse (grammes)

haut

eur (

cm)

!!!

!!!

!!!

!

!





!!!

!!!

!!!

0 200 400 600 800

−30

−20

−10

0

masse (grammes)

haut

eur (

cm)

!!!

!!!

!!!

!

!





!!!

!!!

!!!

!!!

!!!

0 200 400 600 800

−30

−20

−10

0

masse (grammes)

haut

eur (

cm)

!!!

!!!

!!!

!!!

!!!

!

!





!!!

!!!

!!!

!!!

!!!

0 200 400 600 800

−30

−20

−10

0

masse (grammes)

haut

eur (

cm) !!!

!!!

!!!

!!!

!!!!

!





45

Annexe IV.3 : Masses humides et sèches pour les carottes avec un noyage partiel

!!!

!!!

!!!

!!!

!!!

0 200 400 600 800

−30

−20

−10

0

masse (grammes)

haut

eur (

cm)

!!!

!!!

!!!

!!!

!!!

!

!





!!!

!!!

0 200 400 600 800

−30

−20

−10

0

masse (grammes)

haut

eur (

cm)

!!!

!!!

!

!





!!!

0 200 400 600 800

−30

−20

−10

0

masse (grammes)

haut

eur (

cm) !!!

!

!





!!!

0 200 400 600 800

−30

−20

−10

0

masse (grammes)

haut

eur (

cm) !!!

!

!





!!!

!!!

!!!

!!!

0 200 400 600 800

−30

−20

−10

0

masse (grammes)

haut

eur (

cm)

!!!

!!!

!!!

!!!

!

!





!!!

!!!

!!!

0 200 400 600 800

−30

−20

−10

0

masse (grammes)

haut

eur (

cm)

!!!

!!!

!!!

!

!





46

Annexe IV.4 : Pourcentages d’humidité et de matière organique pour les carottes avec un noyage total

!!!

!!!

0 20 40 60 80 100

−30

−20

−10

0

pourcents (%)

haut

eur (

cm)

!!!

!!!

!

!

HumiditéMatière organique (triplicats)

Pourcentages d humidité et de matière organique des tranches



!!!

!!!

0 20 40 60 80 100

−30

−20

−10

0

pourcents (%)

haut

eur (

cm)

!!!

!!!

!

!





!!!

!!!

!!!

0 20 40 60 80 100

−30

−20

−10

0

pourcents (%)

haut

eur (

cm)

!!!

!!!

!!!

!

!





!!!

!!!

!!!

0 20 40 60 80 100

−30

−20

−10

0

pourcents (%)

haut

eur (

cm)

!!!

!!!

!!!

!

!





!!!

!!!

!!!

!!!

!!!

0 20 40 60 80 100

−30

−20

−10

0

pourcents (%)

haut

eur (

cm)

!!!

!!!

!!!

!!!

!!!

!

!





!!!

!!!

!!!

!!!

!!!

0 20 40 60 80 100

−30

−20

−10

0

pourcents (%)

haut

eur (

cm) !!!

!!!

!!!

!!!

!!!!

!





47

Annexe IV.4 : Pourcentages d’humidité et de matière organique pour les carottes avec un noyage partiel

!!!

!!!

!!!

!!!

!!!

0 20 40 60 80 100

−30

−20

−10

0

pourcents (%)

haut

eur (

cm)

!!!

!!!

!!!

!!!

!!!

!

!





!!!

!!!

0 20 40 60 80 100

−30

−20

−10

0

pourcents (%)

haut

eur (

cm)

!!!

!!!

!

!





!!!

0 20 40 60 80 100

−30

−20

−10

0

pourcents (%)

haut

eur (

cm) !!!

!

!





!!!

0 20 40 60 80 100

−30

−20

−10

0

pourcents (%)

haut

eur (

cm) !!!

!

!





!!!

!!!

!!!

!!!

0 20 40 60 80 100

−30

−20

−10

0

pourcents (%)

haut

eur (

cm)

!!!

!!!

!!!

!!!

!

!





!!!

!!!

!!!

0 20 40 60 80 100

−30

−20

−10

0

pourcents (%)

haut

eur (

cm)

!!!

!!!

!!!

!

!





48

Annexe IV.5 : Concentrations en Ca++, Mg++, K+, Na+, Cl-, Br- (mg/L) de toutes les séquences de noyage

!

!

!

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0

concentration en Ca (mg/L)

haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

!

!

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

!

!

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

!

!

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

!

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

!

0 50 100 150 200

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

Concentrations en Ca (mg/L) de toutes les séquences



!


!

!

!

0 10 20 30 40

−30

−20

−10

0concentration en Mg (mg/L)

haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 10 20 30 40

−30

−20

−10


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 10 20 30 40

−30

−20

−10


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 10 20 30 40

−30

−20

−10


haut

eur (

cm)

!

!

0 10 20 30 40

−30

−20

−10


haut

eur (

cm)

!

0 10 20 30 40

−30

−20

−10


haut

eur (

cm)

!

0 10 20 30 40

−30

−20

−10


haut

eur (

cm)

!

0 10 20 30 40

−30

−20

−10


haut

eur (

cm) !

0 10 20 30 40

−30

−20

−10


haut

eur (

cm) !

0 10 20 30 40

−30

−20

−10


haut

eur (

cm) !

0 10 20 30 40

−30

−20

−10


haut

eur (

cm) !

0 10 20 30 40

−30

−20

−10


haut

eur (

cm) !

0 10 20 30 40

−30

−20

−10


haut

eur (

cm) !

0 10 20 30 40

−30

−20

−10


haut

eur (

cm)

!

!

0 10 20 30 40

−30

−20

−10


haut

eur (

cm)

!

!

0 10 20 30 40

−30

−20

−10


haut

eur (

cm) !

!

!

0 10 20 30 40

−30

−20

−10


haut

eur (

cm) !

!

!

0 10 20 30 40

−30

−20

−10


haut

eur (

cm)

!

!

0 10 20 30 40

−30

−20

−10


haut

eur (

cm)

!

0 10 20 30 40

−30

−20

−10


haut

eur (

cm)

!

0 10 20 30 40

−30

−20

−10


haut

eur (

cm) !

!

0 10 20 30 40

−30

−20

−10


haut

eur (

cm) !

!

0 10 20 30 40

−30

−20

−10


haut

eur (

cm) !

!

0 10 20 30 40

−30

−20

−10


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

0 10 20 30 40

−30

−20

−10


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 10 20 30 40

−30

−20

−10


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

0 10 20 30 40

−30

−20

−10


haut

eur (

cm) !

!

!

!

!

0 10 20 30 40

−30

−20

−10


haut

eur (

cm) !

!

!

!

!

0 10 20 30 40

−30

−20

−10


haut

eur (

cm) !

!

!

!

!

0 10 20 30 40

−30

−20

−10


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 10 20 30 40

−30

−20

−10


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 10 20 30 40

−30

−20

−10


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 10 20 30 40

−30

−20

−10


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 10 20 30 40

−30

−20

−10


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 10 20 30 40

−30

−20

−10


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 10 20 30 40

−30

−20

−10


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 10 20 30 40

−30

−20

−10


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 10 20 30 40

−30

−20

−10


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 10 20 30 40

−30

−20

−10


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 10 20 30 40

−30

−20

−10


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 10 20 30 40

−30

−20

−10


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 10 20 30 40

−30

−20

−10


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 10 20 30 40

−30

−20

−10


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

0 10 20 30 40

−30

−20

−10


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

0 10 20 30 40

−30

−20

−10


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 10 20 30 40

−30

−20

−10


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

!

0 10 20 30 40

−30

−20

−10


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

!

0 10 20 30 40

−30

−20

−10


haut

eur (

cm)

Concentrations en Mg (mg/L) de toutes les séquences



!


!

!

!

0 10 20 30 40 50 60

−30

−20

−10

0

concentration en K (mg/L)

haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 10 20 30 40 50 60

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 10 20 30 40 50 60

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 10 20 30 40 50 60

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

0 10 20 30 40 50 60

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0 10 20 30 40 50 60

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0 10 20 30 40 50 60

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0 10 20 30 40 50 60

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0 10 20 30 40 50 60

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0 10 20 30 40 50 60

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0 10 20 30 40 50 60

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0 10 20 30 40 50 60

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0 10 20 30 40 50 60

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0 10 20 30 40 50 60

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

0 10 20 30 40 50 60

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

0 10 20 30 40 50 60

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

0 10 20 30 40 50 60

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

0 10 20 30 40 50 60

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

0 10 20 30 40 50 60

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0 10 20 30 40 50 60

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0 10 20 30 40 50 60

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

0 10 20 30 40 50 60

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

0 10 20 30 40 50 60

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

0 10 20 30 40 50 60

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

0 10 20 30 40 50 60

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 10 20 30 40 50 60

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

0 10 20 30 40 50 60

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

!

!

0 10 20 30 40 50 60

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

!

!

0 10 20 30 40 50 60

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

!

!

0 10 20 30 40 50 60

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 10 20 30 40 50 60

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 10 20 30 40 50 60

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 10 20 30 40 50 60

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 10 20 30 40 50 60

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 10 20 30 40 50 60

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 10 20 30 40 50 60

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 10 20 30 40 50 60

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 10 20 30 40 50 60

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 10 20 30 40 50 60

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 10 20 30 40 50 60

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 10 20 30 40 50 60

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 10 20 30 40 50 60

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 10 20 30 40 50 60

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

0 10 20 30 40 50 60

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

0 10 20 30 40 50 60

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 10 20 30 40 50 60

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

!

0 10 20 30 40 50 60

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

!

0 10 20 30 40 50 60

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

Concentrations en K (mg/L) de toutes les séquences



!


!

!

!

0 10 20 30 40 50

−30

−20

−10

0

concentration en Na (mg/L)

haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 10 20 30 40 50

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 10 20 30 40 50

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 10 20 30 40 50

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

0 10 20 30 40 50

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0 10 20 30 40 50

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0 10 20 30 40 50

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0 10 20 30 40 50

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0 10 20 30 40 50

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0 10 20 30 40 50

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0 10 20 30 40 50

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0 10 20 30 40 50

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0 10 20 30 40 50

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0 10 20 30 40 50

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

0 10 20 30 40 50

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

0 10 20 30 40 50

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

0 10 20 30 40 50

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

0 10 20 30 40 50

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

0 10 20 30 40 50

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0 10 20 30 40 50

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0 10 20 30 40 50

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

0 10 20 30 40 50

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

0 10 20 30 40 50

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

0 10 20 30 40 50

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

0 10 20 30 40 50

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 10 20 30 40 50

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

0 10 20 30 40 50

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

!

!

0 10 20 30 40 50

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

!

!

0 10 20 30 40 50

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

!

!

0 10 20 30 40 50

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 10 20 30 40 50

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 10 20 30 40 50

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 10 20 30 40 50

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 10 20 30 40 50

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 10 20 30 40 50

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 10 20 30 40 50

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 10 20 30 40 50

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 10 20 30 40 50

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 10 20 30 40 50

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 10 20 30 40 50

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 10 20 30 40 50

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 10 20 30 40 50

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 10 20 30 40 50

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

0 10 20 30 40 50

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

0 10 20 30 40 50

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 10 20 30 40 50

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

!

0 10 20 30 40 50

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

!

0 10 20 30 40 50

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

Concentrations en Na (mg/L) de toutes les séquences



!


!

!

!

0 20 40 60 80

−30

−20

−10

0

concentration en Cl (mg/L)

haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 20 40 60 80

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 20 40 60 80

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 20 40 60 80

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

0 20 40 60 80

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0 20 40 60 80

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0 20 40 60 80

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0 20 40 60 80

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0 20 40 60 80

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0 20 40 60 80

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0 20 40 60 80

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0 20 40 60 80

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0 20 40 60 80

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0 20 40 60 80

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

0 20 40 60 80

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

0 20 40 60 80

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

0 20 40 60 80

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

0 20 40 60 80

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

0 20 40 60 80

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0 20 40 60 80

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0 20 40 60 80

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

0 20 40 60 80

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

0 20 40 60 80

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

0 20 40 60 80

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

0 20 40 60 80

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 20 40 60 80

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

0 20 40 60 80

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

!

!

0 20 40 60 80

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

!

!

0 20 40 60 80

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

!

!

0 20 40 60 80

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 20 40 60 80

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 20 40 60 80

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 20 40 60 80

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 20 40 60 80

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 20 40 60 80

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 20 40 60 80

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 20 40 60 80

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 20 40 60 80

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0 20 40 60 80

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 20 40 60 80

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 20 40 60 80

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 20 40 60 80

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 20 40 60 80

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

0 20 40 60 80

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

0 20 40 60 80

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0 20 40 60 80

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

!

0 20 40 60 80

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

!

0 20 40 60 80

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

Concentrations en Cl (mg/L) de toutes les séquences



!


!

!

!

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

−30

−20

−10

0

concentration en Br (mg/L)

haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

!

!

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

!

!

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm) !

!

!

!

!

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

!

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

!

!

!

!

!

!

0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0

−30

−20

−10

0


haut

eur (

cm)

Concentrations en Br (mg/L) de toutes les séquences



!


49

Annexe bibliographique : Arnal, G., Guittet J., 2004. Atlas de la flore sauvage du département de l'Essonne. Biotope( Collection Parthénope), Muséum National d'Histoire Naturelle, Paris, 608p. Bartoli M., Longhi D., Nizzoli D., et al, 2009. Short term effects of hypoxia and bioturbation on solute fluxes, denitrification and buffering capacity in a shallow dystrophic pond. Journal of Experimental Marine Biology and Ecology, V. 381, I.2,p105-113,DOI: 10.1016/j.jembe.2009.09.018. Bastviken, S.K., Eriksson, P.G., Ekström, A., Tonderski, K., 2007. Seasonal denitrification potential in wetland sediments with organic matter from different plant species. Water Air Soil Poll. 183, 25–35. Bellot, C., 2012. Evolution du fonctionnement sédimentologique et biogéochimique de biefs de rivière suite à l’affaissement d’ouvrages hydrauliques. Rapport de mi-parcours de thèse, Université Pierre et Marie Curie, SIVOA, France. Bostic, E. M., & White, J. R. (2006). Soil phosphorus and vegetation influence on wetland phosphorus release after simulated drought. Soil Science Society of America Journal, 71, 238–244. Calvet, R., 2003. Le Sol, Propriétés et fonctions, Tome 1. Dunod(Paris) 455pp. Calvet, R., 2003. Le Sol, Propriétés et fonctions, Tome 2. Dunod(Paris) 510pp. Crowe, S. A., Canfield,D. E., Mucci, A., Sundby, B. , Maranger, R. , 2011. Anammox, denitrification and fixed-nitrogen removal in sediments of the Lower St. Lawrence Estuary. Biogeosciences Discuss., 8, 9503–9534. Desmet N. J. S.; Van Belleghem S.; Seuntjens P.; et al, 2011.Quantification of the impact of macrophytes on oxygen dynamics and nitrogen retention in a vegetated lowland river. Physics and Chemistry of the Earth, V. 36, I. 12, p479-489, DOI: 10.1016/j.pce.2008.06.002. Erler, D. V., Tait, D., Eyre, B. D., Bingham, M., 2011. Observations of nitrogen and phosphorus biogeochemistry in a surface flow constructed wetland. Science of the Total Environment 409 (2011) 5359–5367. Frysou, O., 2009. Estimation de la ligne d’eau en période de moyennes et basses eaux après abaissement des clapets de l’Orge entre la N104 et le Breuil. Etude du SIVOA, Service hydraulique. Heiberg L.; Pedersen T. V.; Jensen Henning S.; et al, 2010. A Comparative Study of Phosphate Sorption in Lowland Soils under Oxic and Anoxic Conditions. Journal of Environmental Quality, V. 39, I. 2, p734-743, DOI: 10.2134/jeq2009.0222. Hefting MM; Clement JC; Bienkowski P; et al, 2001. The role of vegetation and litter in the nitrogen dynamics of riparian buffer zones in Europe. Conference: Workshop on Efficiency of Purification Processes in Riparian Buffer Zones Location: Kushiro City, JAPAN Date: NOV 05-09, 2001, Ecological Engineering, V. 24, I. 5, p465-482,DOI: 10.1016/j.ecoleng.2005.01.003. Holmer, M., Storkholm, P., 2001. Sulphate reduction and sulphur cycling in lake sediments : a review. Freshwater biology special review, v. 46, p431-451. Hyun J.-H.; Mok J.-S.; Cho H.-Y.; et al, 2009. Rapid organic matter mineralization coupled to iron cycling in intertidal mud flats of the Han River estuary, Yellow Sea. Biogeochemistry, V. 92, I. 3, p231-245, DOI: 10.1007/s10533-009-9287-y. Lamers Leon P M; van Diggelen Josepha M H; Op den Camp Huub J M; et al, 2012. Microbial transformations of nitrogen, sulfur, and iron dictate vegetation composition in wetlands: a review. Frontiers in microbiology V. 3, p156.

50

Lewandowski J, Nützmann G. Nutrient retention and release in a floodplain's aquifer and in the hyporheic zone of a lowland river. Ecol Eng 2010;36:1156–66. Lucassen, E.C.H.E.T., A.J.P. Smolders, A.L. Van Der Salm, and J.G.M. Roelofs. 2004. High groundwater nitrate concentrations inhibit eutrophication of sulphate-rich freshwater wetlands. Biogeochemistry 67:249–267. Moneron, C., 1999. Processus biogéochimiques et transfert de nutriments à l’interface eau-milieu riverain. Application au cours amont de l’Essonne. Thèse, Ecole Nationale des Ponts et Chaussées, France, 325 pp. Negrin V L, Spetter C V, Asteasuain R O, Perillo G M E, Marcovecchio J E, 2011. Influence of flooding and vegetation on carbon, nitrogen, and phosphorus dynamics in the pore water of a Spartina alterniflora salt marsh. Journal of Environmental Sciences, 23(2): 212–221 Rivett M. O.; Buss S. R.; Morgan P.; et al, 2008. Nitrate attenuation in groundwater: A review of biogeochemical controlling processes. Water Research, V. 42, I. 16, p 4215-4232, DOI: 10.1016/j.watres.2008.07.020. Schilling, K. E., Jacobson, P., 2009. Water uptake and nutrient concentrations Under a floodplain oak savanna during a non flood period, lower Cedar River, Iowa. Hydrological processes, v. 23, p3006-3016. Sigg, L., Behra, P., Stumm, W., 2000. Chimie des milieux aquatiques, chimie des eaux naturelles et des interfaces dans l’environnement. Dunod (Paris) 564 pp. Smolders Alfons J. P.; Lucassen Esther C. H. E. T.; Bobbink Roland; et al., 2010. How nitrate leaching from agricultural lands provokes phosphate eutrophication in groundwater fed wetlands: the sulphur bridge. Biogeochemsitry, V. 98, I. 1-3, p1-7, DOI: 10.1007/s10533-009-9387-8 Sollie S.; Verhoeven J. T. A., 2008. Nutrient cycling and retention along a littoral gradient in a Dutch shallow lake in relation to water level regime. Water Air and Soil Pollution, V. 193, I. 4, p107-121, DOI: 10.1007/s11270-008-9671-6. Stuart, M. E., Lapworth, D. J. , 2011. A review of processes important in the floodplain setting. Groundwater Science Programme Open Report OR/11/030, Keyworth, Nottingham British Geological Survey. Surridge, B.W.J., A.L. Heathwaite, and A.J. Baird. 2007. The release of phosphorus to porewater and surface water from river riparian sediments. J. Environ. Qual. 36:1534–1544. Worsfold, P.J. et al., 2008. Characterisation and quantification of organic phosphorus and organic nitrogen components in aquatic systems: a review. Analytica Chimica Acta 624 (1), 37–58. Zhang Z.; Rengel Z.; Liaghati T.; et al., 2011.Influence of plant species and submerged zone with carbon addition on nutrient removal in stormwater biofilter. Ecological Engineering V. 37, I. 11, p1833-1841,DOI: 10.1016/j.ecoleng.2011.06.016.

51

Résumé Cette étude s’est déroulée au SIVOA, Syndicat mixte de la Vallée de l’Orge Aval. L’Orge est un affluent en rive gauche de la Seine, qui conflue à Viry Châtillon et à Athis Mons (91) et qui prend sa source cinquante kilomètres en amont à Saint-Martin de Bréthencourt dans les Yvelines. Afin d’améliorer la qualité écologique des cours d’eau, la Directive Cadre Européenne sur l’Eau datant du 23 octobre 2000 demande de rétablir la continuité des milieux aquatiques. Ainsi, le SIVOA a entrepris dès 2010 l’effacement de trois premiers clapets : Guipereux (27/09/10), Souchard (16/03/10) et Vaucluse (28/04/10). L’une des modifications est la mise au jour, à l’air libre, de banquettes de sédiments, en particulier à Longpont sur Orge à la Guinguette, et à Vaucluse, qui étaient initialement sous le niveau d’eau et qui sont soumises actuellement aux variations du niveau de la rivière, alors que ces dernières ne sont plus régulées par les clapets. D’autre part, ces banquettes se sont progressivement végétalisées. La question qui se pose concerne l’impact de ces banquettes sur la qualité de l’eau de la rivière, sur les flux biogéochimiques. Au moyen d’expérimentations en laboratoire sur des carottes de sédiments, les facteurs végétation, niveau du noyage, temps des séquences de noyage, hauteur de la carotte de sédiments ont été étudiés. Soixante noyages ont été simulés sur quatorze carottes sans plantes ou avec les espèces Scirpus Sylvaticus, Lycopus Europaeus, selon une mise en eau avec l’eau de l’Orge d’une durée de 1, 2, 3 ou 4 jours et un dénoyage progressif par horizons de 5 cm. A la suite des analyses par chromatographie ionique et dosage colorimétrique des orthophosphates et nitrites des prélèvements, les résultats ont permis d’observer que les banquettes sont le lieu de dénitrification forte des nitrates et nitrites. Leurs teneurs tendent à l’épuisement y compris pour les séquences de noyage les plus courtes d’un jour. Au contraire, les concentrations en ammonium augmentent lors des noyages. D’autre part, les interactions avec la végétation et aussi la bioturbation, par exacerbation de l’interface oxique/anoxique, semblent influencer les mécanismes du cycle de l’azote. Par ailleurs, le second nutriment étudié, le phosphore, par dosage d’une de ses formes, les orthophosphates, montre un abattement des concentrations provenant de l’Orge à la suite d’un temps de séjour dans les sédiments des banquettes. Il peut être noté parallèlement que ces banquettes par dénoyage sont soumises depuis deux ans à l’oxydation de leur milieu, ce qui pourrait être une explication pour des mécanismes d’adsorption/complexation du phosphore. Ensuite, en ce qui concerne les sulfates, qui augmentent fortement au terme du noyage, l’une des hypothèses proposées dans l’étude est celle de la dissolution de sels de sulfates. Enfin, il est nécessaire de rester vigilant quant à la fidélité de ces expériences en carotte par rapport aux conditions et aux phénomènes qui se déroulent in situ. La perspective de ce travail de compréhension des mécanismes à l’échelle locale d’une banquette est l’intégration de ces phénomènes et de leurs poids respectifs à l’échelle de la rivière.

Documents

Parcours Hydrologie-Hydrogéologie Estimation de l’impact ...m2hh.metis.upmc.fr/wp-content/uploads/arch/memoires2012/DENTZ… · Guipereux (27 September 2010), Souchard (16 March