Paramètres in situ

Il est important de rappeler que les paramètres in situ ont été mesurés à environ 1 mètre de profondeur sur les eaux superficielles de l étang du Rouillard au milieu de l étang, au niveau du point de rejet en Seine et dans l eau de Seine au niveau du bateau refouleur, avec une fréquence mensuelle depuis les premiers remblais en juillet 1999. Nous avons pris comme référence l eau de Seine car nous avons calculé, étant donné le mode de mise en dépôt des MD qui utilise environ 9 volumes d eau de Seine pour 1 volume de MD, que l eau présente à l origine dans l étang avait été remplacée complètement par de l eau de Seine après 3 mois de remplissage. Ce calcul a été confirmé par les mesures de débit sortant de l étang et de variation de hauteur de l étang qui ont été obtenues au cours du suivi, pendant 24 h, réalisé en août 2001 (voir IV.1.3).

Le pH varie peu sur les 3 années de suivi (écart type < 0,5), en prenant en compte les périodes de remblaiement et les périodes de repos hivernal durant lesquelles l étang ne reçoit pas de MD. Le pH moyen sur les 3 ans est de 7,8 pour l eau de l étang, de 7,6 pour les eaux de rejet en Seine, et de 7,8 pour l eau de Seine. Ce paramètre ne semble pas avoir été perturbé par la mise en dépôt de MD puisque les seules variations observées dans l étang suivent la même évolution que celles observées dans l eau de Seine (annexe 17).

Un suivi du potentiel redox a été effectué de façon mensuelle également durant les 3 années. Cette mesure utilise deux électrodes : une électrode de platine et une électrode de référence. La référence absolue utilisée pour exprimer ce type de mesure est l électrode normale à hydrogène. La mesure effectuée entre cette électrode et une électrode de mesure (en platine) donne le potentiel d oxydoréduction normal (EH, exprimé en mV/ENH). Cependant, pour des

électrode de référence (c est le cas dans notre étude). La différence de potentiel ainsi mesurée doit être corrigée (+222 mV à 25 °C) pour exprimer le potentiel redox normal. Puis, afin d obtenir le cologarithme de la pression partielle en hydrogène en équilibre avec le milieu (rH), nous avons utilisé la relation valable à 25°C pour les EH exprimés en mV/ENH (Degrémont, 1989) :

rH = EH / 29 + 2 pH

Ce paramètre rH n a pas montré une grande variabilité mensuelle (écart type voisin de 1,5) entre la mesure initiale effectuée avant les premiers remblais en mars 1999 et les apports successifs de MD durant les 3 années d exploitation du site. Cependant, il est important de noter que la valeur moyenne (26,2), correspond, d après Rodier (1996), à un milieu considéré comme réducteur. Tout au long des 3 années de suivi, les valeurs ont oscillé entre 22,6 et 29. Sachant que Rodier (1996) considère que la valeur de 27 constitue la limite entre un milieu réducteur (rH<27) et un milieu oxydant (rH>27), les eaux superficielles de l étang se situent donc à la limite entre ces deux état rédox. Cette observation n est pas surprenante : en effet, les MD apportés dans l étang confèrent un pouvoir plutôt réducteur au milieu puisqu ils sont eux mêmes fortement réducteurs (rH de l ordre de 15 mesurés dans les sédiments de barge), d autre part, le brassage de ces matériaux avec l eau de Seine lors de la mise en dépôt entraîne un apport non négligeable en oxygène dissous qui tend à rendre le milieu plutôt oxydant. La conductivité ionique a également fait l objet d un suivi mensuel sur les eaux superficielles. Elle augmente par apport de sels dissous dans l eau et augmente avec la température (Degrémont, 1989). Dans le cas de notre travail, la Seine a présenté une conductivité moyenne de 599 ± 194 µS/cm (écart type). A titre de comparaison, il est intéressant de noter que les effluents de la station d épuration de Seine Aval à Achères (à l amont du site étudié) présentent une conductivité de 1070 µS/cm, et la Seine, en amont de ces effluents, et lors de cette mesure, présentait une conductivité de 518 µS/cm (Chesterikoff et al., 1993). L influence des effluents de la station d Achères semble donc répercutée sur la conductivité mesurée en Seine au niveau de l étang du Rouillard. Les valeurs de conductivité obtenues dans l étang du Rouillard (515 ± 103 µS/cm) et au niveau du rejet en Seine (497 ± 108 µS/cm) sont, dans la majorité des cas, inférieures à celles mesurées en Seine. En effet, l étang, bien que remblayé avec 90% d eau de Seine, ne reçoit chaque jour que 1,5% de la totalité de son volume et l influence des rejets à l amont est, de ce fait, moins répercutée sur la conductivité mesurée dans l étang lui même. La variabilité temporelle de ce paramètre, tant pour l eau de Seine que pour les eaux de surface de l étang et du rejet en Seine, est faible et est comprise entre 20 et 30 %.

L Oxygène dissous (O2) a été mesuré à 1 m de profondeur chaque mois, de juillet 1999 à septembre 2001. Nous constatons dans un premier temps que les concentrations en O₂ dissous dans l étang sont la plupart du temps inférieures à celles que nous obtenons pour l eau de Seine (Figure 28).

L eau de l étang est donc partiellement réoxygénée lors de la mise en dépôt des MD. Hors périodes de remplissage, l eau de l étang est peu brassée, voire stagnante et se ré-oxygène rarement, à l exception de la production d oxygène par le phytoplancton présent dans l étang du printemps au début de l automne. En effet, en milieu stagnant, la principale source d oxygène n est pas l atmosphère mais l activité algale. La production primaire d oxygène par les végétaux suit l équation simplifiée :

Evolution de l étang du Rouillard pendant la mise en dépôt des matériaux de dragage du bassin de la Seine

6 CO2 + 6 H2O → C6H12O6 + 6 O2

De plus, l apport de MD de nature anoxique entraîne également une légère tendance à la diminution des concentrations en O₂ dissous dans l étang. La diminution de hauteur d eau, due également à l apport de MD, rapproche l interface eau-sédiment de la surface de l étang, ainsi l influence de l anoxie des sédiments se fait d autant plus ressentir lorsque le remplissage avance en 2000 et surtout 2001. D autre part, les concentrations dans l étang sont inférieures à celles mesurées au niveau du point de rejet, illustrant la ré-oxygénation partielle qui s opère lors du trajet en canalisation entre l étang et la Seine.

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18/3/99 18/6/99 18/9/99 18/12/99 18/3/00 18/6/00 18/9/00 18/12/00 18/3/01 18/6/01 18/9/01 O 2 d is s o u s (m g /L ) 0 5 10 15 20 25 30 T (°C )

MILIEU (O2) REJET (O2) SEINE (O2) MILIEU (Temp)

Figure 28 : Evolution des concentrations en oxygène dissous dans l étang du Rouillard (milieu), au niveau du rejet en Seine (rejet) et dans l eau de Seine (Seine), et évolution de la température de l eau du milieu de l étang.

Si nous mettons en regard les concentrations en oxygène dissous et les températures de l eau, nous constatons une évolution opposée des deux paramètres. En effet, lors d une augmentation de température, la teneur en oxygène dissous diminue en raison de sa plus faible solubilité. La solubilité de l oxygène suit la loi hyperbolique simple proposée par Montgomery et ses collaborateurs en 1964 (Pourriot et Meybeck, 1995) :

(O₂)_sat = 468 / (31,6 + T )

Avec (O₂)_sat = solubilité de l oxygène (mg.L^-1) T = température (°C)

Cette formule est valable pour des températures 4 <T< 33°C, au niveau de la mer, à ± 0,04 mg.L^-1.

Nous avons calculé, avec les valeurs de température et d O2 dissous mesurées à 1 m de la surface, le taux de saturation en O₂ Figure 29:

Taux saturation O2 (%) = (O2) / (O2)sat . 100

Nous constatons des valeurs largement supérieures à 100 % en mars 2000 et en mai, juin et juillet 2001. Ceci indique une surproduction d O2 attribuée au phytoplancton particulièrement abondant dans cet étang en période estivale (cf. paragraphe IV.1.4 de ce chapitre). Des taux de

accrue de l oxygène par les êtres vivants et en particulier aux bactéries qui se multiplient (Rodier et al., 1996). 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 18/3/99 18/6/99 18/9/99 18/12/99 18/3/00 18/6/00 18/9/00 18/12/00 18/3/01 18/6/01 18/9/01 T a u x s a tu ra ti o n e n O 2 (% ) 0 5 10 15 20 25 30 T (°C )

Taux sat. MILIEU Taux sat. REJET Taux sat. SEINE MILIEU (Temp)

100 % saturation

Figure 29 : Taux de saturation (%) pour les eaux superficielles du milieu de l étang du Rouillard (milieu), au niveau du rejet en Seine (rejet) et dans l eau de Seine (Seine), et évolution de la température de l eau du milieu

de l étang.

Un suivi à pas de temps plus rapprochés (pas de temps horaire) a été réalisé du 13 au 18 septembre 2001. Lors de cette campagne, nous avons suivi le potentiel redox, l'oxygène dissous et la température mesurés à 1 m de la surface de l étang. Les résultats concernant le potentiel redox et la température ne nous apportent pas vraiment d éléments complémentaires comparativement aux mesures mensuelles effectuées au cours des 3 années de suivi. En revanche pour l O2 dissous, ce suivi montre clairement les variations nycthémérales (Figure 30). 4 5 6 7 8 9 10 11 12 12/9/01 0:00 13/9/01 0:00 14/9/01 0:00 15/9/01 0:00 16/9/01 0:00 17/9/01 0:00 18/9/01 0:00 O 2 (m g /L ) 16 16,5 17 17,5 18 18,5 T (° C ) O2 T°C Week End

Figure 30 : Evolution des concentrations en oxygène dissous et température de l eau au milieu de l étang du Rouillard du 13 au 18 septembre 2001.

En effet, de fortes chutes des concentrations en O2 dissous sont observées durant la nuit (écarts pouvant atteindre 4 mg/L), puis ces concentrations augmentent de nouveau durant la

Evolution de l étang du Rouillard pendant la mise en dépôt des matériaux de dragage du bassin de la Seine

photosynthétiques et respiratoires dans l étang. La production d oxygène dissous par le phytoplancton (abondant à cette période dans l étang, cf. IV.1.4) supplante la respiration qui consomme l oxygène dissous au cours de la journée. La nuit, seule la respiration est active et consomme l oxygène. Outre ce cycle, nous observons que les concentrations atteintes en fin de journée varient beaucoup d un jour à l autre et ce en relation avec l ensoleillement et la température de l eau. En effet, les concentrations en oxygène dissous et la température varient simultanément et non de façon opposée, comme c est le cas lors du suivi mensuel. Dans ce cas de suivi à pas de temps horaire, le phénomène physique de diminution de la solubilité de l oxygène quand la température augmente semble masqué par la production primaire due au plancton, que nous venons de décrire.

L ensemble des données concernant les mesures in situ effectuées sur les eaux de surface sont présentées sous forme de tableau en annexe 17.