Observation du rapport NO 3 - /Cl

Le comportement chimique des chlorures dans les eaux naturelles est conservatif car il n’est pas sujet aux processus physiques, chimiques ou biologiques. C’est pourquoi le rapport NO3

-/Cl- peut être utilisé pour mettre en évidence des phénomènes de mélanges ou de processus biologiques responsables de la distribution des concentrations en NO3^- dans les bassins versants (Mengis et al., 1999 ; Vitoria et al., 2004 ; Liu et al., 2006 ; Li et al., 2013)

Les engrais chimiques sont généralement caractérisés par des teneurs élevées en azote et faibles en chlorures. Les effluents domestiques et animaux présentent, au contraire, des concentrations en Cl^- élevées et des rapports NO3^-/Cl^- faibles (Liu et al., 2006 ; Li et al.,

2013). Enfin, le rapport NO3^-/Cl- diminue en cas de dénitrification ou de consommation des nutriments par les plantes sans que cela ne modifie les concentrations en Cl^-.

La Figure 3-10 présente les variations du rapport molaire NO3^-/Cl^- en fonction des concentrations molaire en Cl^- des eaux du Gabas, du Laudon et des différents pôles et vecteurs potentiels de nitrate.

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Figure 3-10 : Concentrations en chlorures et rapports molaires des NO3-/Cl- des échantillons du suivi mensuel du Gabas et du Laudon et des pôles et vecteurs potentiels de nitrate identifiés dans la zone d’étude. Les dates soulignées et les figurés vides correspondent aux périodes de crues.

Les valeurs des échantillons de drain domestique et de sortie de STEP sont cohérentes avec celles attendues pour le pôle « eaux usées » à l’exception de l’échantillon de STEP du 15/01/13 qui présente un rapport NO3^-/Cl- beaucoup plus élevé et des concentrations en Cl- inférieures et qui pourraient s’expliquer par la forte contribution de l’eau de ruissellement lors des importantes précipitations de janvier 2013.

Les drains et vecteurs

L’ensemble des échantillons des Fossés 1 et 2 et Drains 1 et 2 proposent de larges gammes de rapport NO3^-/Cl^- et de concentrations en Cl^-. On constate que les échantillons qui présentent les NO3^-/Cl^- les plus élevés et les concentrations en Cl^- les plus faibles sont majoritairement des échantillons correspondant à des périodes de crues (dates soulignées dans la Figure 3-10) ou succédant à une crue (échantillon du Drain 1 du 19/01/12) et inversement, on trouve vers les NO3^-/Cl- les plus faibles et avec des concentrations en Cl- variables, les échantillons des périodes « sèches ». Cependant, il convient de noter que les différents échantillons n’ont pas tous été prélevés aux mêmes dates, puisque certains n’étaient pas toujours en eau ou

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accessibles. En effet, le Drain 1 n’a jamais pu être échantillonné en période de crue du Laudon car il était alors sous le niveau de la rivière.

Cette répartition des échantillons « crues » / « période sèche » semble indiquer une contribution d’un pôle « agricole » (engrais) pour les échantillons de drains et fossés des mois de janvier 2012 et 2013 tandis que l’autre groupe tendrait vers un pôle plus organique (eaux usées domestiques ou déjections animales).

Le Gabas et le Laudon

Les échantillons du Laudon montrent des concentrations en Cl- et NO3^- très variables allant respectivement de 0.2 à 1.1 mmol/L (19 à 42 mg/L) et de 0.2 à 0.6 mmol/L (12 à 39 mg/L) et comprises dans les gammes mesurées sur les drains et fossés. Les résultats suggèrent que les eaux du Laudon sont plus ou moins influencées par des rejets organiques (domestiques ou animaux) selon les périodes d’échantillonnage. Les échantillons qui présentent les concentrations en Cl- les plus importantes et les rapports NO3^-/Cl- les plus faibles (qui tendent vers le pôle organique) correspondent aux périodes d’automne 2010, 2011 et 2012. Au contraire, les échantillons caractérisés par les concentrations en Cl- les plus faibles et les rapports NO3^-/Cl- les plus élevés (signature agricole) correspondent à des périodes de crues.

Pour les échantillons du Gabas, le rapport NO3^-/Cl^- varie autant que sur le Laudon mais les concentrations en chlorures sont constantes. Cette distribution ne permet pas d’observer de contribution du pole eaux usées sur le Gabas et pourrait être due à des phénomènes biologiques de dénitrification.

Le Laudon apparait donc influencé par un pôle riche en chlorures dont la contribution n’est pas perceptible sur les échantillons du Gabas. Ces chlorures peuvent être le traceur de déchets organiques et pourraient être drainés par le Laudon depuis les nappes perchées comme celle qui alimente le drain n°1.

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Observation de l’effet des crues

Afin de préciser la dynamique de la contamination en nitrate lors des périodes de crues, les échantillons obtenus grâce aux préleveurs automatiques positionnés sur le Gabas et le Laudon en période de crues sont reportés sur la Figure 3-11. La crue « 1 » a eu lieu en février 2011, la « 2 » en janvier 2012, la « 3 » en avril 2012 et la « 4 » (mesurée uniquement sur le Laudon) en janvier 2013.

Figure 3-11 : Concentrations en chlorures et rapports molaires des NO3/Cl des suivis mensuels et suivis de crues du Gabas et du Laudon, la flèche violette indique le sens de l’évolution pour les

échantillons du Laudon en crue et la flèche verte pour le Gabas en crue. Crue 1 : février 2011, Crue 2 : janvier 2012, Crue 3 : Avril 2012 et Crue 4 (uniquement sur le Laudon : Janvier 2013.

En ce qui concerne le Laudon, on constate que les échantillons prélevés en crue voient leur rapport NO3^-/Cl- augmenter et leur concentration en Cl- diminuer. Cela traduit une diminution de la contribution du pôle « riche en chlorures» à l’alimentation du Laudon.

Pour le Gabas, les rapports NO3^-/Cl- augmentent aussi, sans variations des concentrations en Cl-, excepté pour la crue d’avril 2012 (crue 3) qui enregistre les concentrations en Cl- les plus fortes du suivi du Gabas.

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En période de crue, les eaux du Gabas et du Laudon évoluent dans le même sens. Cela témoigne d’une plus forte contribution du pôle « précipitations et ruissellement » à l’alimentation des deux cours d’eau qui masque les alimentations différentes observées en basses eaux.

L’observation des rapports NO3^-/Cl- en fonction des Cl- des différents échantillons prélevés en surface témoignent d’une variabilité spatiale et temporelle importante de la contamination en nitrate en termes de concentration mais aussi de la nature de ces nitrates.

Au vu de ces résultats, il apparaît que la géochimie du Laudon est très impactée par les conditions hydrologiques, c’est ce qui a motivé le choix des différents échantillons pour la caractérisation isotopique de l’azote et de l’oxygène des nitrates.