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Identification des sources de nitrate et des facteurs contrôlant sa distribution dans les sols agricoles et les eaux souterraines des bassins versants Ewing et Walbridge (Montérégie est).

Thériault, Rachel (2013). Identification des sources de nitrate et des facteurs contrôlant sa distribution dans les sols agricoles et les eaux souterraines des bassins versants Ewing et Walbridge (Montérégie est). Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de la terre, 179 p.

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Résumé

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La problématique du nitrate, principal contaminant azoté issu de la fertilisation, a été identifiée dans de nombreux aquifères situés dans toutes les régions agricoles du monde. L'agriculture occupe la moitié du territoire de la Montérégie Est et l'utilisation intensive des engrais se répercute sur la mauvaise qualité de l'eau de surface de cette région. Toutefois, l'eau souterraine semble beaucoup moins affectée par cette contamination. Le présent travail s'intéresse au secteur sud de la Montérégie Est, plus précisément aux bassins versants des ruisseaux Ewing et Walbridge, tributaires de la rivière aux Brochets. Cette étude vise donc à apporter une meilleure compréhension des flux de nitrate entre la zone vadose et l'aquifère dans le but de comprendre les processus qui contribuent aux faibles concentrations en nitrate dans l'eau souterraine de la région. C'est également la première étude qui fait usage des isotopes stables du nitrate dans cette région dans un but d'identification des sources et de caractérisation des processus. Les travaux de terrain réalisés dans le cadre de ce projet incluent neuf sondages qui ont permis d'établir la stratigraphie des dépôts quaternaires du secteur à l'étude et l'installation de neuf piézomètres. Ces derniers ont été utilisés pour l'échantillonnage de l'eau de l'aquifère granulaire, pour l'exécution d'essais de perméabilité et pour la mesure du niveau d'eau. Par ailleurs, les sols ont été échantillonnés à 30, 60 et 90 cm de profondeur à proximité de ces piézomètres lors de trois campagnes d'échantillonnage (octobre et décembre 2010 et mai 2011). L'eau de surface a été prélevée dans de petits ruisseaux ou fossés de drainage à proximité de trois de ces sites lors des campagnes d'échantillonnage des sols. De plus, 18 puits appartenant à des résidents du secteur ont été échantillonnés en juillet et août 2010. Au laboratoire, la concentration de nitrate a été déterminée pour tous ces échantillons et les rapports 815N et 8180 ont été déterminés pour tous ceux dont la concentration permettait l'analyse isotopique. Enfin, le simulateur numérique Agriflux a été utilisé afin d'évaluer les magnitudes et distributions temporelles des flux d'eau et de la charge de nitrate susceptibles d'être transportés par lessivage et ruissellement. Les résultats montrent que le nitrate n'est présent que dans quelques puits du secteur et les valeurs isotopiques obtenues montrent des disparités importantes, ce qui peut indiquer des points de contamination isolés dans l'espace et découlant possiblement d'un substrat plus perméable localement. Dans les ruisseaux, les valeurs isotopiques ainsi que les concentrations sont très variables. Les valeurs isotopiques plus basses et les concentrations élevées sont associées aux périodes de dormance des plantes lors desquelles l'évapotranspiration est négligeable. Dans les sols, les valeurs 015N s'éloignent des valeurs associées aux fertilisants utilisés et les valeurs 0180 ont tendance à être nettement inférieures aux valeurs attendues en fonction de la nitrification microbienne dans le sol. Les résultats de modélisation obtenus avec Agriflux indiquent quant à eux que 15 % du nitrate est pris en charge par le ruissellement en surface, alors que 85 % du nitrate est transporté soit par le réseau de drainage des sols, soit par infiltration jusqu'à l'aquifère. Les concentrations de nitrate élevées dans les ruisseaux lors de la crue printanière ou en réponse à des précipitations soulignent l'importance des apports d'eau chargée en nitrate provenant des sols et probablement transportée par les drains agricoles. La présence de dépôts meubles peu perméables contribue également à la protection de l'eau souterraine car ils favorisent des écoulements latéraux en surface ou en sous-surface. Par ailleurs, les valeurs 015N et 0180 dans les sols au drainage modéré ou mauvais montrent que ceux-ci peuvent être le siège de dénitrification, ce qui atténue la charge de nitrate. L'identification des sources de nitrate par le biais des isotopes stables est possible dans les eaux souterraines et dans les eaux de surface, mais exige de tenir compte du cycle hydrique. Par contre, dans les sols, les valeurs isotopiques peuvent subir de nombreuses modifications, et ce, de façon plus accentuée dans les zones de drainage modéré ou mauvais, ce qui empêche souvent l'identification des principales sources de nitrate. Cependant, les isotopes offrent la possibilité de déduire les processus biogéochimiques à l'origine de ces transformations et d'améliorer la compréhension du cycle de l'azote dans les sols agricoles.

Type de document: Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Savard, Martine M.
Co-directeurs de mémoire/thèse: Lefebvre, René; Rivard, Christine
Informations complémentaires: Résumé avec symboles
Mots-clés libres: nitrate; zone vadose; aquifère; eaux de surface; sol; agriculture; eau souterraine; bassin versant; isotopes stables; azote; oxygène; contamination; Erwing; Walbridge
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 13 janv. 2014 19:11
Dernière modification: 16 mars 2016 20:14
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/1700

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