| |
| ||||||||||||||||||||||||||||
Divulgation proactive Version imprimable   | |  Études de sédiments lacustres, Phase II Mobilité des métaux dans les sédiments lacustres
En mars 2000, des fonds ont été obtenus afin de mettre sur pied une équipe de recherche multidisciplinaire (partenariats avec des ministères et des universités canadiennes) pour la Phase II des Études de sédiments lacustres, menées dans le cadre de le programme Métaux dans l'environnement (MEDE) de la Commission géologique du Canada (CGC). Grâce à du financement du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie (CRSNG), la CGC a entrepris une importante collaboration avec la faculté des sciences de l'Université d'Ottawa pour lancer un projet de recherche conjoint sur la structure et l'évolution de sédiments lacustres (Lake Sediment Structure and Evolution [LSSE]), auquel collaborent également plusieurs chercheurs canadiens et étrangers. Cette étude est peut-être la première qui intègre
de façon approfondie la minéralogie quantitative, la géochimie,
la microbiologie et les bio-indicateurs pour mettre en évidence les processus
qui déterminent la diagenèse précoce dans les systèmes
d'eau douce. Bien que les profils géochimiques de sédiments lacustres
peuvent renseigner sur la chronologie des apports de métaux, la remobilisation
diagénétique des métaux peut redistribuer ces derniers dans la
colonne de sédiments. Les interprétations des profils géochimiques
de sédiments peuvent donc aller au-delà de la chronologie des apports en
métaux pour intégrer les effets naturels de la remobilisation qui se
produit après la mise en place des sédiments (diagenèse précoce)
sur les concentrations et les répartitions de métaux.
Les résultats de relevés de reconnaissance des sédiments d'environ 100 lacs situés près de la fonderie Horne, à Rouyn-Noranda (Québec, Canada) montrent que les concentrations de métaux sont plus élevées dans les sédiments modernes que dans les couches préindustrielles (Kliza et Telmer, en préparation). De nombreuses études publiées ont mis en évidence de tels enrichissements en métaux dans les sédiments de surface (p. ex. Nriagu et al., 1982); ces enrichissements ont été attribués à l'apport accru de métaux provenant des activités humaines ou à la remobilisation diagénétique des métaux. Cette étude vise à :
L'étude de la diagenèse précoce dans les systèmes
d'eau douce vise à améliorer notre capacité d'interpréter
les profils géochimiques de sédiments lacustres. La répartition
des métaux observées dans des carottes de sédiments ne
correspond pas nécessairement à l'ordre dans lequel ils ont
été déposés à l'origine. Les résultats de
cette étude aideront à déterminer les causes des enrichissements
en métaux dans les couches superficielles des sédiments lacustres :
apports de métaux accrus découlant d'activités humaines
récentes et/ou processus naturels de redistribution des métaux dans
la colonne de sédiments (p. ex. réactions d'oxydoréduction).
Une meilleure compréhension des processus qui mènent à
l'enrichissement en métaux dans les sédiments de surface aidera le
gouvernement et l'industrie à adopter de bonnes stratégies de
gestion des risques pour réduire au minimum les effets nuisibles sur
l'écosystème.
Kliza, D. A. and Telmer, K.T. Phase I: Lake sediment studies in the vicinity of the Horne smelter in Rouyn-Noranda, Quebec. Geological Survey of Canada Open File D2952, CD-ROM Nriagu, J.O., Wong, H.K.T. and Coker, R.D. 1982. Deposition and chemistry of pollutant metals in lakes around the smelters at Sudbury, Ontario. Environmental Science and Technology 16: 551-560.
Cette étude combine des méthodes physiques de dosage des minéraux présents dans les sédiments lacustres et des analyses chimiques visant à comprendre les caractéristiques des échanges de métaux entre les phases solide et aqueuse. Comme des oxydes et oxyhydroxydes de Fe et Mn très réactifs agissent sans doute comme supports qui transportent des métaux, la spectroscopie Mössbauer 57Fe est utilisée pour identifier, doser et caractériser les divers oxydes et oxyhydroxydes de Fe. La diffraction X à haute résolution permet aussi d'identifier et de doser des composés minéraux, notamment des minéraux authigènes qui, bien que leur formation soit favorisée du point de vue thermodynamique, ne sont souvent pas détectés par les méthodes de dissolution classiques. D'autres méthodes analytiques sont aussi employées pour étudier la spéciation et les associations de métaux dans les phases solides, notamment la microscopie électronique à balayage, l'analyse par microsonde électronique, la spectroscopie par résonance du spin électronique, l'analyse des minéraux par magnétométrie, la diffraction neutronique, la spectroscopie micro-Raman et la microscopie électronique à transmission avec diffraction d'électrons transmis de haute énergie. Le projet LSSE comprend d'autres méthodes analytiques avancées et expérimentales pour la caractérisation des sédiments. Les contrôles exercés par la minéralogie et les conditions d'oxydoréduction sur les répartitions de métaux dans la colonne de sédiments sont étudiés au moyen de méthodes géochimiques et microbiologiques. En plus de mesures géochimiques effectuées sur les sédiments en vrac, les affinités des métaux pour diverses fractions de la phase solide sont quantifiées par des extractions chimiques séquentielles. Des dénombrements de bactéries (bactéries réductrices de fer et de sulfate et bactéries acidogènes) sont effectués pour évaluer les réactions d'oxydoréduction par voie bactérienne. On isole des composés sulfureux organiques et inorganiques (composés volatiles en présence d'acide et réductibles par le chrome) et on en mesure la composition isotopique pour déduire la réaction des lacs à l'apport de soufre anthropique et les transformations ultérieures du soufre dans les sédiments. En outre, des analyses chimiques d'eau interstitielle prélevée in situ au moyen d'échantillonneurs à dialyse (« peepers ») fournissent des indications sur le passage de métaux dans la phase aqueuse pendant la diagenèse ou leur piégeage dans la phase solide. Si l'étude des sédiments lacustres peut permettre de reconstituer
la chronologie des changements environnementaux (p. ex. ceux découlant de
l'industrialisation), les interprétations doivent prendre en compte que la
remobilisation diagénétique peut modifier les profils mis en place à
l'origine. Les données historiques sur l'exploitation de la mine Horne et de
la fonderie du même nom, situées à Rouyn-Noranda, aideront à
interpréter, en fonction de l'évolution des émissions industrielles,
les profils géochimiques des sédiments lacustres datés par des
méthodes radiométriques. Les rapports des isotopes stables du carbone,
de l'azote et du soufre, ainsi que les rapports entre éléments, sont
mesurés pour évaluer l'origine de la matière organique, les
variations de la productivité des lacs ainsi que les cycles du soufre et de
l'azote. On se sert des diatomées comme bioindicateurs des variations du pH
sous l'influence d'effets naturels et des activités humaines afin de reconstituer
l'historique de l'acidité des lacs.
Voici un schéma de l'ensemble des projets connexes :
Voici les organisations scientifiques qui participent au projet et l'expertise qu'elles y contribuent :
Nous cherchons des partenaires industriels, universitaires et gouvernementaux qui utiliseraient éventuellement le logiciel du modèle réaction-transport (MRT) que nous mettons au point. Ce logiciel pourra servir aux fins suivantes :
Nous invitons les utilisateurs éventuels à nous faire part
de leurs commentaires tout au long de notre recherche et de la mise au point
du logiciel. Celui-ci sera mis à la disposition de ses utilisateurs
éventuels, et des séances d'information sont prévues
à cet égard.
Nous sommes toujours prêts à accueillir de nouveaux collaborateurs et partenaires industriels, universitaires et gouvernementaux. Nous cherchons actuellement :
Veuillez contacter Sam Alpay (chercheur en chef, études de sédiments lacustres, Commission géologique du Canada)
[Cliquez sur l'onglet pour voir une image plus grosse, avis]
Participants à la réunion de projet en décembre 2001 à la commission géologique du Canada à Ottawa.
|
