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Thallium et indium dans les sédiments de deux lacs du bouclier canadien: sources, géochimie et potentiel comme traceurs.

Laforte, Lucie (2005). Thallium et indium dans les sédiments de deux lacs du bouclier canadien: sources, géochimie et potentiel comme traceurs. Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 127 p.

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Résumé

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Nous avons mesuré les concentrations de thallium (Tl) et d'indium (In) et plusieurs variables géochimiques dans des carottes de sédiments datés (210Pb; l37Cs) et dans des échantillons d'eau interstitielle du lac Tantaré, près de Québec, et du lac Vose, près de la fonderie de métaux Home de Rouyn-Noranda. Dans ces deux lacs du Bouclier canadien dont le bassin versant est inhabité, le thallium et l'indium d'origine anthropique proviennent essentiellement de dépôts atmosphériques. Toutefois, les sources des retombées atmosphériques affectant les lacs sont différentes et reliées à leur situation géographique. Ceci se reflète dans les flux d'indium, dont le maximum est 56 fois supérieur au lac Vose par rapport à celui du lac Tantaré; par contre, les flux de thallium des deux lacs sont du même ordre de grandeur. Nous avons calculé les flux atmosphériques de Tl et d'In à partir des concentrations sédimentaires de Tl et d'In. Auparavant, nous avons évalué la mobilité de ces deux métaux dans les sédiments en modélisant leurs vitesses de réactions diagénétiques d'après leurs concentrations mesurées dans l'eau interstitielle; le thallium s'avère plus mobile que l'indium, qui l'est très peu. Les profils de Tl et In dissous montrent des gradients de concentrations sous la surface des sédiments et à l'interface sédiment-eau, indiquant des réactions diagénétiques. Nous avons déterminé les vitesses de réaction de Tl et d'In en fonction de la profondeur en résolvant numériquement l'équation unidimensionnelle représentant le transport et les réactions diagénétiques des deux éléments dans l'eau interstitielle et en supposant l'état stationnaire. Ces vitesses sont plus élevées d'un (Tl) à quatre (In) ordres de grandeur dans le lac Vose que dans le lac Tantaré. Nous avons ainsi pu montrer les zones de production et de consommation de Tl et d'In dans les eaux interstitielles et nous avons tenté de les interpréter d'après la spéciation de In et Tl et les produits de solubilité de divers minéraux. Nous émettons l'hypothèse que le thallium est consommé lors de la précipitation de sulfures de fer et que les grandes concentrations d'indium sédimentaire peuvent être à l'origine de la production d'indium dans l'eau interstitielle du lac Vose. La production et la consommation des éléments dans l'eau interstitielle étant couplées aux réactions avec les solides dans les sédiments, nous avons pu estimer les contributions diagénétiques de ces deux métaux à leurs profils sédimentaires; dans les deux lacs, celles du thallium s'avèrent plus importantes que celles de l'indium. En soustrayant les contributions diagénétiques des concentrations sédimentaires mesurées pour les deux métaux, nous avons pu reconstruire des profils qui représentent la chronologie de dépôt de ces métaux à la surface des sédiments. La comparaison de la chronologie des flux de dépôt atmosphérique de Tl et d'In à celle des flux d'autres contaminants (plomb et hydrocarbures polycycliques aromatiques) mesurés aux mêmes sites suggère que le thallium au lac Tantaré provient de la combustion de charbon, mais que la fonderie Horne est aussi une source de thallium dans le cas du lac Vose. Par ailleurs, l'indium parvenant au lac Vose provient principalement de la fonderie de cuivre de Rouyn-Noranda, alors qu'au lac Tantaré, sa source est moins claire mais pourrait être commune avec celle du plomb associé d'après ses proportions d'isotopes stables aux émissions industrielles et à l'essence au plomb. Il ressort de nos travaux que l'indium pourrait servir au suivi a posteriori des flux de contaminants provenant de la fonderie Horne dans les sédiments lacustres et que, en absence de source locale comme la fonderie Horne, le thallium pourrait servir au suivi des flux de contaminants provenant de la combustion de charbon.

Type de document: Thèse Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Tessier, André
Co-directeurs de mémoire/thèse: Gobeil, Charles
Informations complémentaires: Résumé avec symboles
Mots-clés libres: diagenèse; géochimie
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 22 juin 2012 15:21
Dernière modification: 20 nov. 2015 20:56
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/413

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