Isotopie du Bore: δ 11 B

De la même façon que pour les isotopes stables de l’azote et de l’oxygène des nitrates, des échantillons des eaux de surface mais également des échantillons solides représentant des pôles potentiels de bore (et de nitrates) ont été analysés pour caractériser leur concentration et leur composition isotopique en bore.

3.4.2.1 Résultats et discussion de l’analyse du bore sur les pôles

Pour les échantillons solides, une fusion alcaline a été préalablement réalisée (voir chapitre 2, section 2.3.3) et les compositions isotopiques ont été mesurées sur la solution résidu de fusion / eau acidifiée.

Ainsi, la concentration massique de bore dans ces échantillons a été calculée à partir des concentrations en bore des solutions, ramenées aux volumes passés sur colonne et à la masse d’échantillon ayant subi la fusion. Les concentrations massiques et le δ11B de ces échantillons sont présentés dans le Tableau 3-5.

Tableau 3-5 : Concentrations massiques et δ11B des échantillons solides potentiellement sources de nitrates. Echantillons solides [B] µg/g δ¹¹B (‰) perles urées x x dej. Canards 5 8.6 dej. Vaches 12 2.6 fumier de Volaille 23 -3.3 Echantillons liquides [B] µg/L δ¹¹B (‰) STEP 83.3 1.9 drain domestique 100.3 -7.4 pluie Marseillon 1.6 27.7

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Les concentrations mesurées dans ces échantillons d’origine animale (déjections fraiches de canard, de vache et fumier de volaille) comprises entre 5 et 23 µg/g, sont cohérentes avec la littérature, puisque Widory et al. (2004) rapporte des concentrations allant de 1.8 à 13.4 µg/g sur des expérimentations de lessivages de lisiers de porcs, de bovins et de volaille.

En ce qui concerne l’échantillon de perles urée, la teneur en bore était en dessous de la limite de détection, ce qui est cohérent avec les valeurs de la littérature (Widory et al., 2004).

Les compositions isotopiques de ces échantillons sont plus surprenantes. Les échantillons de fientes de canard et de fumier de volaille présentent des δ11B respectifs de 8.6 ‰ et -3 ‰, ce qui est inférieur aux valeurs rapportées par Widory et al. (2004) allant de 15 à 26 ‰.

L’échantillon de bouse de vache est caractérisé par un δ11B de 2.6 ‰, ce qui est là aussi inférieur à la large gamme rencontrée dans les études allant de +6 à +30 ‰ (Komor, 1997; Widory et al., 2004, 2013 ; Kloppmann et al., 2009 ; Bronders et al., 2012). Komor (1997) et Widory et al. (2004) expliquent que ces larges gammes sont dues à des régimes alimentaires des animaux, très variés d’une zone géographique à une autre.

Ces compositions isotopiques sont représentées le long de l’axe des ordonnées sur la Figure 3-16 avec leur concentration massique respective.

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Figure 3-16 : Concentrations et composition isotopique du bore contenu dans les échantillons du compartiment de surface.

En plus de ces pôles « engrais » et « animaux », les échantillons de sortie de STEP et du drain domestique ont été analysés. Les concentrations élevées, de 83 et 100 µg/L et les compositions isotopiques faibles, de 1.9 et -7.4 ‰ sont caractéristiques des gammes rencontrées pour les eaux usées domestiques (Chetelat et Gaillardet, 2005, Figure 3-16). L’échantillon de pluie recueilli dans la nuit du 19 mars 2012 à la station du Marseillon montre une concentration de 1.62 µg/L et un δ11B de 27.7‰. Ces valeurs sont font partie de la fourchette haute des δ11B mesurées sur les pluies de Dax (n=12) qui présentent une concentration moyenne de 9.1 ± 2.8 µg/L et des δ11B allant de 2 à 26.5‰ avec une moyenne de 11.4 ± 6.6‰ (Millot et al, 2010).

Les échantillons du Gabas, du Laudon et des drains et fossés sont reportés dans la Figure 3-16 et discutés dans la section suivante.

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3.4.2.2 Résultats et discussion de l’analyse du bore sur les eaux de surface

D’après la Figure 3-16, on constate que la majorité des échantillons des eaux de surface sont regroupés et présentent des concentrations relativement faibles (< 12 µg/L) et des δ¹¹B élevées (de 12 à 32 ‰).

Les eaux du drain n°2 apparaissent avec des concentrations et des δ¹¹B communément associées à une origine animale du bore, or les valeurs mesurées sur les échantillons de déchets animaux de la zone d’étude sont très différentes. Ces valeurs pourraient être dues, soit à :

- un apport important de bore provenant de lisiers ou d’effluents d’élevages non

identifiés,

- un mélange entre des eaux de pluies, des déchets animaux et des eaux usées

domestiques

Les concentrations en bore du Laudon et du Gabas varient de 2 à 12 µg/L et de 4 à 9 µg/L respectivement et les δ11B des deux sont comprises entre 14 et 28 ‰. De telles valeurs apparaissent cohérentes à la fois avec une origine météorique mais aussi avec une origine animale du bore (Figure 3-16).

L’échantillon d’eau de pluie recueilli en mars 2012 présente une concentration en bore inférieure à celles du Gabas et du Laudon. Néanmoins, les données de Millot et al. (2010) montrent une forte variation des concentrations du bore dans les eaux de pluies de Dax (de 4 à 13 µg/L) et ne permettent donc pas d’exclure une origine purement météorique du bore dans les eaux du Gabas et du Laudon. Des analyses supplémentaires de l’eau de pluie tombée à Marseillon seraient très intéressantes pour préciser le pôle météorique du bore à Audignon et sa variabilité temporelle.

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Par ailleurs, les mesures de δ11B réalisées sur les déchets animaux de la région montrent des valeurs très différentes de celles du Gabas et du Laudon et ne permettent pas de détecter une origine animale du bore dans les eaux du Gabas et du Laudon. Des expériences de lixiviations sue les échantillons solides de fumier et lisiers de la zone d’étude permettraient de mieux caractériser la signature isotopique du bore en solution, issue du pôle « animal ».

Enfin, la présence d’argiles dans les lits du Gabas et du Laudon pourrait induire un phénomène d’adsorption du bore sur ces particules, entrainant à la diminution des concentrations en solutions et l’enrichissement en 11B de la partie résiduelle en solution.

Au vu de ces éléments, il ne semble pas évident de caractériser l’origine du bore, néanmoins, plusieurs hypothèses peuvent être formulées :

- une origine purement « naturelle » via les apports météoriques,

- un mélange à deux pôles entre du bore d’origine météorique ([B] faibles et δ11B élevés) et un pôle animal ([B] moyennes et δ11B faibles),

- un mélange à deux pôles entre du bore météorique et un pôle eaux usées domestiques, - un mélange à trois pôles entre un pôle météorique, un pôle animal et un pôle eaux usées.

Il est à noter qu’en ce qui concerne les données de bore, aucune distinction ne peut être faite entre les échantillons des périodes sèches et des périodes de crues.