(oxydabilité)
En revanche, on observe d’importante variation de l’oxydabilité de la matière organique totale ( particulaire + dissoute ) avec des valeurs de l’indice de permanganate qui fluctuent entre 4 et 38 avec une médiane à 11 pour la période 2002-2003. L’oxydabilité n’est évidemment pas sans conséquences sur la capacité d’adsorption de la matière organique particulaire. Un essai de corrélation entre l’indice de permanganate et la teneur en carbone organique total (COT) sur 120 couples de valeurs a été tenté, afin de sérier les grands types de situations hydrologiques. On distingue trois groupes de points (Figure V-6) :
1) Des échantillons hivernaux correspondant à des périodes de crues avec des débits moyens supérieurs à 100l/s sur la période d'échantillonnage (crues de janvier et février 2003 et janvier 2004).
2) Les échantillons correspondant à des situations de faibles débits estivaux, récoltés de mai à octobre pour des gammes de débits compris entre 1 et 30l/s. 3) Les échantillons correspondant à des situations de reprises de débits et de débits hivernaux hors épisodes de crues, récoltés de novembre à avril pour des débits compris entre 5 et 70 l/.
Cette analyse a été plus focalisée sur une typologie basée sur la saisonnalité des situations que sur les valeurs absolues de débits à chaque date. Compte tenu du déficit pluviométrique enregistré qui a nettement influencé les débits, il y a plus de chevauchements de valeurs de débits entre régime estival et régime hivernal lors de la chronique d’étude qu’en cycle hydrologique « normal ». En effet, il a déjà été évoqué précédemment une longue période d’étiage sur 2002-2003, entraînant d’anormalement faibles débits automnaux et hivernaux lors de cette chronique très déficitaire en pluies. La courbe rouge est représentative de la production endogène du cours d’eau (essentiellement périphyton composé majoritairement d’algues et de bactéries, avec des C/N classiquement de l’ordre de 4 à 7 et une grosse proportion de carbone organique labile). En opposition, la courbe verte est représentative d’un contexte hivernal majoritairement influencé par des sources de matière organique exogène détritique principalement originaire des sols du bassin versant (acides humiques et fulviques, débris végétaux lignifiés et cellulose, C/N nettement plus élevé, proportion plus forte de matière organique réfractaire à l’attaque).
Les crues charrient une matière organique plus composite dont une partie vient du bassin versant et une autre de la production endogène en place ou sédimentée (abrasion des biofilms et remaniement des sédiments fins organiques). Logiquement, la pente de la relation entre COT et oxydabilité pour ces évènements transitoires se place donc en position intermédiaire par rapport aux 2 situations-type pré-décrites à fort déterminisme saisonnier.
y = 1,3264x - 2,5455 R2 = 0,6241 y = 0,5881x + 2,0743 R2 = 0,6202 y = 3,0318x - 11,528 R2 = 0,8177 0 10 20 30 40 50 0 5 10 15 20 25 30 35 COT Ox y d a b ilité
Oxydabilité (crues 01) Oxydabilité 05-10
Oxydabilité11-04 Linéaire (Oxydabilité 05-10 )
Figure V-6: Relation COT/Oxydabilité
L’examen de la variation du COD des eaux du Ruiné au cours des deux périodes Novembre à Avril et Mai à Octobre révèle une tendance plutôt stable, la médiane des concentrations entre 2001-2003 pour ces deux périodes fluctuant seulement entre 4 et 6mg/l. On peut donc admettre que les variations de l’oxydabilité sont très majoritairement imputables aux variations de concentrations du COP, même si celles du COD ne peuvent être complètement négligées.
De façon comparable à ce qui a été illustré sur les relations COT-Oxydabilité (Figure 4), on peut distinguer pour la fraction particulaire de la matière organique (COP) d’un cours d’eau d’ordre 2, une origine endogène, constituée d’une production autotrophe d’algues et hétérotrophe des micro-organismes qui colonisent le lit du cours d’eau, et une origine exogène constituée de végétaux terrestres.
Au bilan, deux facteurs liés à sa composition chimique contribuent donc à expliquer la diminution de l’oxydabilité de la matière organique particulaire : d’une part son état de « fraîcheur » ou d’oxydation en d’autres termes son degré d’humification et d’autre part son origine terrestre ou aquatique.
Les données bibliographiques convergent tout à fait avec les résultats obtenus sur ce BV expérimental d’ordre 2. La matière organique particulaire des milieux aquatiques est composée dans les régions de climat tempéré de 20 à 30% de molécules de poids moléculaire inférieur à 10 000 Daltons (lipides, hydrate de carbone…) et pour le reste d’une matière organique complexe constituée de biopolymères. Ces derniers
composés sont soit d’origine végétale (lignine, tanins, cellulose….) soit issus du cytoplasme de l’ensemble des micro-organismes qui colonisent le milieu (protéines, polypeptides, acides nucléiques…). A ce stock de composés constituant la matière organique « vivante » il faut ajouter celle provenant des processus d’humification. La période de novembre à avril coïncide avec des débits en moyenne plus élevés entre 20 et 60 l/sec et surtout avec une succession de crues atteignant 450 l/sec. Les crues sont responsables de la grande hétérogénéité de la matière organique particulaire charriée, en raison de la remise en suspension du sédiment et de l’entraînement des végétaux des berges (feuilles, graminées….).
Les différentes pentes obtenus dans la corrélation pour les échantillons d’eau prélevés au cours des crues suggèrent qu’au valeurs de base du COT pour la période novembre-avril, viennent s’ajouter, la matière organique chargée en composés issus des micro-organismes du lit du cours d’eau remis en suspension et des végétaux arrachés aux berges plus facilement oxydable. La période Mai- Septembre qui se distingue très nettement de la précédente par une pente trois fois plus forte, sans crues notables, présente les échantillons dont la contribution autochtone d’algues autotrophes et de microorganismes hétérotrophes constituent souvent en été l’essentiel des apports de matière organique avec une abondance accrue de fonctions chimiques (hydrates de carbone, polypeptides, lipides…) plus facilement oxydables. Cette hypothèse se trouve confirmée par les valeurs du rapport C/N dont la tendance croît lorsque l’oxydabilité décroît. La teneur en azote est un bon indicateur qualitatif de la matière organique.