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Reconstitution de la chronologie du dépôt atmosphérique du gallium et du germanium dans les sédiments de lacs du Québec méridional

Laberge, Antony (2016). Reconstitution de la chronologie du dépôt atmosphérique du gallium et du germanium dans les sédiments de lacs du Québec méridional Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 81 p.

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Résumé

Le gallium (Ga) et le germanium (Ge) sont deux métaux traces dont l’utilisation et l’extraction vont s’accroître dans les prochaines années. Cependant, la géochimie aquatique et la contamination de l’environnement par ces deux éléments demeurent très peu documentées dans la littérature. Dans cette étude, les eaux interstitielles des sédiments de plusieurs lacs du Québec méridional ont été analysées pour le Ga, le Ge et plusieurs autres solutés. Des carottes de sédiment des mêmes lacs et de quelques autres, lesquelles avaient été antérieurement datées à l’aide des isotopes 210Pb et 137Cs, ont été analysées pour déterminer les teneurs en Ga et Ge. Les lacs se trouvent dans quatre régions du Québec, soit l’Abitibi, les environs de la ville de Québec, le Bas-Saint-Laurent et la Gaspésie. Dans ces lacs, dont les bassins versants sont inhabités et inexploités, les contaminants s’y trouvant ne peuvent que provenir de l’atmosphère. La modélisation thermodynamique des résultats prédit que le Ga est majoritairement complexé avec les acides fulviques dans les eaux interstitielles des sédiments. Le transport réactif du Ga modélisé à l’aide de l’équation unidimensionnelle de la diagenèse des solutés dans les eaux interstitielles a permis de déterminer des zones de solubilisation et de fixation du Ga dans la colonne de sédiment et de quantifier les taux net des réactions. Nos observations suggèrent que la remobilisation du Ga dissous pourrait se produire lors de la dissolution réductive des oxyhydroxydes de Fe et de Mn. Bien que le Ga soit impliqué dans des réactions diagénétiques, sa redistribution postdépôt calculée à partir des vitesses nettes de réactions s’avère infime. Les concentrations en Ge dans les eaux interstitielles étaient par ailleurs toujours inférieures à la limite de détection (0,48 nM). En comparant les profils de Ge dissous avec ceux d’autres éléments connus pour être peu mobiles aux mêmes sites, nous avons pu estimer que les teneurs du Ge redistribué dans la colonne de sédiment pendant la diagenèse précoce étaient négligeables. Les variations chronologiques de la retombée atmosphérique du Ga et du Ge d’origine anthropique dans les sédiments des lacs étudiés ont été reconstituées. Les flux du dépôt atmosphérique du Ga et du Ge sont significativement plus élevés dans les lacs de l’Abitibi et de la région de la ville de Québec que dans ceux du Bas-Saint-Laurent et de la Gaspésie. Dans les lacs abitibiens, les flux atteignent des valeurs maximales vers la fin des années 1970 et la fonderie de Rouyn-Noranda est vraisemblablement la source la plus importante de la contamination en Ga et Ge. Dans les lacs de la région de Québec, les dépôts atmosphériques en Ga et Ge ont atteint des sommets entre 1950 et 1970 et ont diminué au cours des décennies subséquentes. La combustion du charbon pour le chauffage domestique a probablement constituée une source de contamination importante en Ga et Ge dans ces lacs.

Type de document: Thèse Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Gobeil, Charles
Co-directeurs de mémoire/thèse: Tessier, André
Mots-clés libres: Gallium; Ga; Germanium;, Ge; sédiments lacustres; Québec méridional; métaux traces; eaux interstitielles; acides fulviques; modélisation thermodynamique; dépôt atmosphérique; fonderie de Rouyn-Noranda
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 10 nov. 2017 14:50
Dernière modification: 10 nov. 2017 14:50
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/6502

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