Les apports en azote dans l’eau des sources : Les consequences sur les anions

Nitrogen inputs in groundwater: consequences on anions concentrations

12 rue Guy de Maupassant, 45100 Orléans, France

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Reçu : 8 Juillet 2014
Accepté : 22 Octobre 2014

Résumé

Les concentrations naturelles en nitrates dans les eaux souterraines de France, ont été déterminées. Pour ce faire, ont été sélectionnées dans la base de données ADES [ades.eaufrance.fr] les eaux des sources dont le bassin versant est entièrement en milieu peu affecté par des influences anthropiques : forêts, landes, alpages. Les valeurs médianes montrent une vague relation avec l’altitude des sources : au-delà de 1500 m les nitrates sont à 2 mg.L^–1 ; à plus basse altitude, 500 m ou moins, elles sont de l’ordre de 3 mg.L^–1 environ. Lorsque les concentrations en nitrates excèdent ces valeurs, certains anions montrent eux aussi une différence par rapport à leurs valeurs « naturelles » ; la tendance n’est cependant pas toujours la même. Ainsi lors de chroniques de mesures sur plusieurs années, les sulfates montrent parfois une augmentation, lorsque les nitrates diminuent : cela s’observe surtout lorsque le milieu géologique est à même de fournir du soufre aux eaux souterraines, par exemple dans des milieux de schistes. Au contraire les chlorures, montrent toujours une relation positive avec les nitrates ; c’est aussi vrai pour une diminution, que pour une augmentation. Il ne peut s’agir avant tout, d’apports conjoints de sulfates ou chlorures, aux nitrates : le cas des sulfates, qui peuvent varier en sens inverse de ces nitrates, en est un exemple évident. Celui des chlorures est moins net : leur variation est souvent proportionnelle à celle des nitrates, dans la diminution comme dans l’augmentation. Toutefois, les calculs d’extrapolation vers des valeurs « naturelles » en nitrates, comme ceux qui résulteraient de lois de mélange ou de dilution (relations linéaires), conduisent à des résultats aberrants pour les chlorures. Des calculs fondés sur des relations non linéaires, exponentielles par exemple, fournissent de meilleures estimations : ceci implique la prise en compte des phases solides, pour l’évolution des concentrations en anions ; en d’autres termes, il s’agirait de chimie de milieux hétérogènes. Les données bibliographiques issues du monde de l’agronomie et du traitement de l’eau, vont dans ce sens. Elles montrent des relations de compétition entre anions (chlorures, nitrates, sulfates) dans les sols et/ou lors du traitement. Les nitrates en particulier seraient sorbés sur certaines particules du sol, avec une attraction particulière sur les ions trivalents Fe³⁺ et Al³⁺. Il en résulterait un effet-retard de la migration de ces nitrates vers les eaux souterraines, donc une sorte d’hystérésis.

Abstract

Nitrogen inputs in groundwater: consequences on anions concentrations. Natural groundwater nitrate concentrations were determined in France. Data from the ADES database [ades.eaufrance.fr] were used, selecting springs in catchments with an entirely woody, moor, or high-mountain pastures environment. Median values show a weak inverse relationship with elevation: 2 mg.L^–1 above 1500 m, and 3 mg.L^–1 in lower elevations (500 m and under). When nitrate concentrations exceed these values, major anions (chloride, sulfate) are also different from the “natural” ones. Trends are different: often the behavior of sulfates is opposite of that of nitrates, while chlorides show a positive correlation. As a whole, sulfate and chloride cannot be seen as brought only in an anthropic way, with nitrate ; this is obvious in the case of sulfate, showing an inverse relationship. Regarding to chloride, there is a strong correlation to nitrate, but extrapolation tower “natural” values for nitrate, leads to incorrect values. Thus it is necessary to call upon an interaction with solid phases, with competition between chloride, sulfate an nitrate, for cations like Fe³⁺ et Al³⁺. The result should be delay in nitrate migration, in infiltrating ground waters.