Échantillonnage d’eau souterraine

Objectif

L‘objectif de la campagne d‘échantillonnage d‘eau souterraine dans des puits (aménagés au roc ou dans les dépôts meubles) était d‘établir un portrait de la qualité et de la géochimie de l‘eau souterraine dans la région d‘étude. Des travaux complémentaires ont été réalisés dans le cadre d‘un projet de maîtrise (Beaudry, 2013), notamment l‘identification des différents groupes d‘eau associés à l‘aquifère régional de roc fracturé et l‘établissement des relations entre ceux-ci, ainsi que l‘identification et la compréhension des mécanismes contrôlant la géochimie de ces groupes. Ces travaux et les résultats qui en découlent ont pour objectif d‘améliorer la compréhension du système d‘écoulement régional.

Méthodologie

Le nombre d‘échantillons à prélever a été déterminé en considérant le territoire à couvrir mais aussi les limites budgétaires du projet. Un maximum de 250 échantillons a été fixé pour l‘analyse des paramètres chimiques de base, incluant les duplicata et les échantillons de contrôle (« blancs »). Chaque échantillon a été prélevé conformément au protocole d‘échantillonnage, élaboré par le GRIES spécifiquement pour le PACES (annexe 3).

Afin d‘atteindre les objectifs fixés, la planification des travaux d‘échantillonnage a été réalisée au printemps 2010. Le territoire à l‘étude a été divisé selon un maillage régulier avec des cellules de 7x7 km. Au moins un échantillon devait être prélevé dans chacune des cellules, dans la mesure où la présence de puits le permettait. Les 28 puits d‘observation aménagés au cours du projet ont également permis le prélèvement d‘échantillons supplémentaires aux endroits présentant des intérêts hydrogéologiques particuliers ou encore aux endroits où aucun puits privé n‘était disponible. La campagne d‘échantillonnage a été réalisée à l‘été et l‘automne 2010, bien que certains échantillons supplémentaires aient été également prélevés à l‘automne 2011. Deux équipes de deux personnes ont travaillé à temps plein de la mi-juin à la fin août 2010 afin

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de prélever des échantillons principalement dans des puits privés, en milieu résidentiel et agricole. Une seule équipe a par la suite complété les travaux d‘octobre à décembre 2010 ainsi qu‘à l‘automne 2011 pour l‘échantillonnage des puits d‘observation.

Pour aider dans la sélection des puits à échantillonner, la liste des puits du SIH (Système d‘information hydrogéologique du MDDEFP) possédant une adresse postale a été consultée pour chacune des cellules du maillage de 7 x 7 km. Chaque équipe d‘échantillonnage s‘est vu attribuer un certain nombre de cellules pour lesquelles elle devait trouver un des puits de la liste, obtenir l‘autorisation du propriétaire et prélever un échantillon. Les équipes se présentaient directement chez le propriétaire, sans rendez-vous préalable. Lorsqu‘aucune autorisation de propriétaire n‘était obtenue parmi les adresses répertoriées pour une cellule donnée (absence des propriétaires ou refus) ou lorsque le contexte d‘échantillonnage pour les adresses répertoriées était défavorable (ex. : présence d‘un système de traitement d‘eau, aucun robinet extérieur accessible, …), un échantillon était alors prélevé chez un voisin ou dans tout autre puits d‘alimentation au roc présent dans cette cellule. Le choix d‘un puits alternatif impliquait cependant l‘obtention de certaines informations de base par le propriétaire, telles que le type de puits, sa profondeur et la date de forage (soient des informations normalement fournies par le SIH). L‘échantillonnage a été réalisé à un rythme moyen de 3 à 4 puits par jour par équipe. Lors de la rencontre avec le propriétaire, le protocole d‘échantillonnage était brièvement présenté au propriétaire et une entrevue était réalisée afin de permettre à l‘équipe de remplir le cahier des observations. Des informations telles que les coordonnées du propriétaire, la perception de la qualité de l‘eau, le type d‘utilisation de l‘eau, le débit approximatif du puits, la profondeur et l‘année de construction étaient notées dans le cahier. La transmission des résultats aux différents propriétaires a été réalisée à l‘hiver 2011 pour les propriétaires ayant manifesté de l‘intérêt pour les résultats ou lorsqu‘un dépassement de normes était observé.

L‘eau des puits d‘alimentation privés était prélevée directement au robinet extérieur des résidences, tout en s‘assurant qu‘aucun système de traitement n‘était présent. Les puits d‘observation aménagés lors de forages conventionnels et ayant un diamètre de 150 mm ont quant à eux été purgés et échantillonnés avec une pompe électrique de type Redi-flo 2 de Grundfos. Les puits d‘observation construits ayant un diamètre de 25 ou 50 mm ont été purgés et échantillonnés à l‘aide d‘une pompe manuelle, soit une tubulure avec un embout avec une valve à bille, de type Waterra. La purge des puits visait à obtenir une eau représentative de la formation géologique interceptée par le puits. L‘évolution des propriétés physico-chimiques de l‘eau purgée a été mesurée in situ à l‘aide d‘une sonde multi-paramètres de marque YSI ou Hanna. Les paramètres mesurés incluaient : pH, température (°C), oxygène dissous (OD) (% et mg/L), matières dissoutes totales (MDT) (mg/L) et conductivité spécifique (mS/cm). L‘échantillon d‘eau souterraine était prélevé uniquement lorsque la sonde confirmait une stabilité pour chacun des paramètres pendant au moins 5 minutes. La calibration de l‘appareil était effectuée chaque matin.

Les analyses pour les anions (i.e. bromures (Br), chlorures (Cl), fluorures (F), nitrites (N-NO2),

nitrates (N-NO3), sulfates (SO4)), les nutriments (i.e. azote ammoniacal (N-NH3), phosphore total

inorganique (P)), les métaux (Al, Li, Sb, Mg, Ag, Mn, As, Mo, Ba, Ni, Be, K, Bi, Pb, B, Se, Ca, Si, Cd, Na, Cr, Sr, Co, Ti, Cu, U, Sn, V, Fe, Zn) et les sulfures (S) ont été effectuées pour chaque échantillon. Lors du prélèvement, les échantillons étaient placés dans des glacières et étaient par la suite acheminés vers un laboratoire externe, soit Maxxam Analytique. Le carbone inorganique dissous (CID), carbone organique dissous COD) et l‘azote total ont également été analysés au laboratoire de l‘INRS. Les échantillons étaient généralement acheminés aux laboratoires une fois par semaine. Les bouteilles dédiées à l‘analyse des isotopes stables de l‘eau (δ2_{H - δ}18_{O) et à l‘isotope nitrate (δ}15

N) ont été conservées respectivement au réfrigérateur et au congélateur en attendant leur analyse, qui a été faite en 2012 au Delta Lab de la CGC. Les deux bouteilles requises pour l‘analyse des isotopes stables de l‘eau (δ2H - δ18O) ont été

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prélevées systématiquement à chacun des puits, tandis que les trois bouteilles pour l‘isotope nitrate (δ15_{N) ont été prélevées de façon sélective, principalement à l‘intérieur ou à proximité des}

zones agricoles. Finalement, les bouteilles associées aux analyses relatives à la datation de l‘eau (3_H, 14_{C et δ} 13_{C) ont aussi été prélevées de façon sélective, principalement dans les zones}

de recharge présumées pour le tritium et dans les secteurs susceptibles de contenir des eaux plus anciennes pour les isotopes du carbone. Ces analyses ont été effectuées dans les laboratoires EIL Waterloo (Ontario) pour le tritium (3H) et Beta Analytic (Miami, USA) pour les isotopes du carbone (14C et δ 13C). La nomenclature des échantillons a été réalisée de façon séquentielle. Les échantillons provenant de puits d‘alimentation privés portent les identifiants « INRS101 » à « INRS301 », ainsi que la date de prélèvement, tandis que les échantillons provenant des puits d‘observation portent simplement le nom du puits foré, suivi de la date de prélèvement.

Il est à noter que les précipitations ont également été échantillonnées mensuellement durant 15 mois consécutifs (août 2010 à octobre 2011) pour analyser les isotopes stables (δ2

H - δ18O). Deux stations (collecteurs) ont été installées, l‘une à Bromont et l‘autre à Granby. Une couche de paraffine d‘environ 2 à 3 cm d‘épaisseur était laissée en permanence dans le collecteur pour empêcher l‘évaporation. L‘eau des précipitations était prélevée dans les derniers jours de chaque mois. L‘appareil a été modifié à l‘hiver pour pouvoir récolter la neige et le contenant était emmené à l‘intérieur après chaque chute de neige pour que la neige fonde. Les détails des appareils et de l‘échantillonnage sont fournis dans Thériault (2013). Ces échantillons ont servis à établir une droite météorique de façon à pouvoir mieux interpréter l‘origine relative de l‘eau souterraine et celle de l‘eau de surface.

Une campagne visant l‘échantillonnage d‘eau pour analyser les gaz dissous a également eu lieu à l‘automne 2012, en collaboration avec l‘UQAM, l‘Université Concordia et l‘Université de Rennes, dans le cadre d‘un projet financé par le FQRNT et le comité d‘évaluation environnementale stratégique (ÉES) du MDDEFP. Les analyses de gaz rares (He, Ne, Ar, Rn), de certains hydrocarbures (méthane, éthane, propane) et de chlorofluorocarbures (CFC) et d‘hexafluorure de soufre (SF6) ont été réalisées. Ces travaux ne sont toutefois pas documentés

dans ce rapport, parce que les résultats ne seront disponibles qu‘à la fin de 2013. Synthèse des travaux de terrain et exemple de résultats

Comme mentionné plus tôt, les travaux d‘échantillonnage de l‘eau souterraine ont principalement été réalisés à l‘été et l‘automne 2010 sur tout le territoire de la Montérégie Est. Les puits conventionnels aménagés en 2011 ont toutefois été échantillonnés à l‘automne 2011. Un total de 237 échantillons a été prélevé. Leur localisation est présentée sur les cartes 24 et 25 à l‘annexe 2 ainsi que sur la figure 4.11 à la section 4.6. Les certificats d‘analyse sont présentés à l‘annexe 4. En résumé, les puits qui ont été échantillonnés sont répartis comme suit :

 188 puits privés (aux fins de consommation ou non), dont 178 aménagés au roc

 48 puits d‘observation installés pour les besoins de ce projet

1) 17 puits dans les sédiments aménagés à l‘aide de la foreuse de l‘INRS 2) 25 puits au roc installés par une foreuse conventionnelle

3) 4 puits dans les sédiments installés par une foreuse de type rotosonic 4) 2 puits complétés dans le roc installés par une foreuse de type rotosonic

 1 source

Ainsi, plus de 85 % des puits échantillonnés sont des puits ouverts au roc, le reste correspondant à des puits munis d‘une crépine ou de puits-citernes aménagés dans des aquifères granulaires. Tel que mentionné plus haut, l‘interprétation de l‘ensemble des résultats géochimiques a fait l‘objet d‘un projet de maîtrise (Beaudry, 2013). Les résultats géochimiques

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ont notamment fait l‘objet d‘analyses statistiques multivariée et graphique dont les résultats sont résumés à la section 4.6.

2.2.5 Essais et travaux dans les puits