Effet de berge, effet de vase, deux facteurs différents de mobilisation du manganèse : un exemple dans un champ captant de la vallée du Lot (France)

Effects of riverbank and muddy sediment, the two different factors for the mobilisation of manganese : a case study in a well field of the Lot river valley (France)

¹ Laboratoire d'Hydrobiologie, U.R.A.C.N.R.S. 695, Université Paul Sabatier, 118 route de Narbonne, 31062 Toulouse Cedex, France
² B.R.G.M. Centre scientifique et technique, Av. de Concyr, Orléans-La Source, B.P. 6009, 45060 Orléans Cedex 1, France
³ B.R.G.M. Midi-Pyrénées, Av. P.G. Latécoère, B.P. 4404, 31405 Toulouse Cedex, France

Résumé

L'étude de la solubilisation du manganèse dans les eaux des forages du champ captant de Capdenac-Gare (complexe rivière-nappe) met en évidence deux processus différents de réduction du métal : — l'un, permanent, est lié à la présence de matière organique particulaire enfouie dans les sédiments récents ou déposée sur le fond du Lot, dans les zones de calme ou de retour (effet de vase). L'implantation de forages pompant l'eau au travers de ces zones mène inéluctablement à des concentrations élevées en manganèse et au traitement de l'eau prélevée ; — l'autre, saisonnier, est lié à la présence de matière organique dissoute dans l'eau du Lot, essentiellement fournie par le développement algal en été (eutrophisation). La minéralisation de cette matière organique au niveau de la berge (effet de berge) entraîne la consommation de l'oxygène dissous puis des nitrates accompagnée d'une baisse du potentiel redox. Il s'ensuit une mobilisation du manganèse au niveau des biofilms du milieu poreux, mobilisation favorisée par les températures élevées de l'eau du Lot, en été et en automne. Lorsque le carbone organique bio-dégradable est épuisé on observe une réoxygénation de la nappe par la surface, accompagnée de la précipitation du manganèse soluble. Il faut donc éviter l'implantation de forages dans la zone réduite et favoriser, lorsque c'est possible, la réoxygénation de la nappe par la surface.

Abstract

The study of the solubilization of manganese in the groundwater pumped from the well field of Capdenac-Gare (riverbank-aquifer system) highlights two different reducing processes of the metal : — The first, permanent, is related to the presence of solid organic matter embedded in the recent sediments, or on the river-bottom of the Lot river, in calm sites where fine sediments were deposited (mud effect). When the pumping wells are located so that the pumped water percolates through these reduced zones, high concentrations of manganese are observed which lead ineluctably to water treatment. — The other, seasonal, is found in the presence of dissolved organic matter in the Lot river, provided essentially by the development of algae in summer (eutrophication). The mineralization of the organic matter near the river banks (river bank effect) leads to the consumption of the oxygen and the nitrates accompanied by a decrease of the redox potential. It follows a mobilisation of manganese near the biofilm which envelops the porous media. This mobilisation is favoured by the high temperatures of the Lot river in summer and autumn. When all the bio-degradable organic carbon is consumed, we noticed a reoxygenation of the groundwater by the atmosphere, accompanied by the precipitation of soluble manganese. Therefore, one should avoid the implantation of pumping wells in the reduced zone of the groundwater and favour, whenever possible, the reoxygenation of the groundwater through the soil surface.