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La mobilité du zinc dans les sédiments de lacs du bouclier canadien.

Perron, Alain (2005). La mobilité du zinc dans les sédiments de lacs du bouclier canadien. Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 105 p.

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Résumé

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Le zinc, utilisé pour une foule d'applications. est émis dans l'atmosphère de plusieurs sources et il peut être transporté sur de longues distances. Une partie du Zn atmosphérique se dépose dans les sédiments lacustres. comme le suggèrent plusieurs profils de Zn sédimentaire de lacs, dont les seules sources de zinc anthropiques sont atmosphériques, qui montrent une augmentation des concentrations de Zn dans leur partie supérieure. Ces profils sont communément interprétés comme représentant la chronologie des dépôts de Zn atmosphérique, en supposant que la diagénèse est négligeable. Pour établir les chronologies de dépôt du Zn sur des bases plus solides, nous avons déterminé l'importance de la diagénèse dans le façonnement des profils de Zn sédimentaire de plusieurs lacs. Ces chronologies sont importantes dans un cadre de gestion environnementale parce qu'elles constituent une forme de monitoring a posteriori et permettent d'évaluer le succès des mesures prises pour réduire les émissions atmosphériques. Nous avons aussi identifié les sources responsables des dépôts en milieu lacustre, ce qui devrait permettre de mieux cibler les actions pour réduire les émissions. Les concentrations de zinc et de plusieurs variables géochimiques (Al, Fe, Mn, carbone organique, hydrocarbures aromatiques polycycliques) ont été mesurées dans des carottes de sédiments (également datées avec 210Pb et 137Cs) qui ont été prélevées dans quatre lacs du Bouclier canadien dont les bassins sont inhabités et non perturbés par l'homme et où la seule source de contamination en Zn est l'atmosphère. Ces lacs sont situés selon un axe ouest-est incluant la fonderie Horne de Rouyn-Noranda; ce sont les lacs Despériers et Vose (respectivement à 10 km et 25 km de la fonderie), N56 (en Haute-Mauricie, à 150 km de la fonderie) et Tantaré (dans la réserve écologique Tantaré, près de la ville de Québec). Les eaux interstitielles ont été prélevées aux mêmes sites par dialyse in situ et analysées pour Zn et plusieurs variables géochimiques (pH, cations et anions majeurs, carbone organique et sulfure). Certaines des mesures utilisées dans ce travail ont été effectuées par d'autres chercheurs du réseau de recherche MITE-RN et sont identifiées dans ce mémoire. Les profils de Zn dissous montrent une diffusion de ce métal à travers l'interface sédiment-eau et sa fixation dans les sédiments. Les profils de Zn dissous ont été introduits, en même temps que des informations sur la faune benthique, dans une équation de diagénèse transport-réactions qui a été résolue numériquement pour la vitesse de réaction nette (RZn net) en fonction de la profondeur dans les sédiments. Les profils obtenus pour ((RZn net) indiquent des zones importantes de consommation du Zn à partir de l'eau interstitielle; aux profondeurs correspondant à ces zones, les eaux interstitielles sont insaturées par rapport aux solides Zn(OH)2(s)et ZnC03(s) mais sursaturées, dans la plupart des cas, par rapport à ZnS(s), suggérant que la précipitation de ce dernier solide est responsable de la fixation du Zn dans les sédiments. Les valeurs de RZn net sont utilisées pour estimer l'importance de la contribution de la diagénèse à la définition des profils de Zn solide. Ces calculs indiquent que les réactions impliquant le Zn contribuent de façon négligeable à la distribution du Zn total en fonction de la profondeur dans les sédiments des lacs Despériers, Vose et N56. Comme les sédiments de ces lacs ne semblent pas soumis à des processus de mélange physique ou biologique, on en conclut que les profils de Zn sédimentaire mesuré représentent bien la chronologie du dépôt de ce métal à la surface des sédiments de ces lacs. Le lac Tantaré, comme les trois autres, ne présente pas de signe de mélange physique ou biologique de ses sédiments; par contre, il montre. contrairement aux trois autres lacs, des valeurs non négligeables de Zn diagénétique, tel qu'estimé avec le modèle de diagénèse. Le profil de Zn reconstitué en soustrayant des valeurs de Zn mesurées dans les sédiments la contribution diagénétique montre. cependant, sensiblement la même forme que le profil de Zn enregistré dans les sédiments. En comparant les chronologies de dépôt du zinc avec celles d'autres contaminants dont les sources ont été bien établies dans d'autres études aux mêmes sites (HAP, Pb, In, Tl). on a pu identifier les sources de Zn atmosphériques d'origine anthropique. C'est ainsi que la combustion du charbon a été identifiée comme étant la principale source de zinc dans le lac Tantaré. Pour les lacs Despériers et Vose, la principale source de zinc serait la fonderie Horne. L'identification des sources pour le lac N56 n'est pas aussi simple. Les chronologies de flux de Zn atmosphérique d'origine anthropique montrent que les flux de Zn ont diminué de façon importantes récemment la diminution observée au cours des cinquante dernières années au lac Tantaré est attribuable en bonne partie à la diminution de l'utilisation du charbon à des fins domestiques, alors que celle observée aux lacs Despériers et Vose au cours des 25 dernières années est attribuable aux mesures prises par la fonderie Horne pour réduire ses émissions de métaux.

Type de document: Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Tessier, André
Co-directeurs de mémoire/thèse: Gobeil, Charles
Informations complémentaires: Résumé avec symboles
Mots-clés libres: sédiment; zinc; lacs; bouclier canadien; environnement
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 22 nov. 2012 14:47
Dernière modification: 17 mars 2016 13:56
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/417

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