Agnès Brenot 1 ; Philippe Négrel 2 ; Emmanuelle Petelet- Giraud re Conférence internationale 26 au 28 juin 2012 LYON FRANCE

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1 Recherches et Actions au service des fleuves et grandes rivières 1 re Conférence internationale 26 au 28 juin 2012 LYON FRANCE Déchiffrage dans le temps et dans l'espace de l'origine de la salinité des eaux du fleuve Ebre (Espagne) grâce à la composition isotopique des sulfates dissous Agnès Brenot 1 ; Philippe Négrel 2 ; Emmanuelle Petelet- Giraud 2 1 BRGM, Service Géologique Régional Rhône-Alpes, 151 boulevard Stalingrad, Villeurbanne Cedex (corresponding author a.brenot@brgm.fr), 2 BRGM Service MMA, 3 avenue C. Guillemin, BP 36009, Orléans Cedex 2.

2 Contexte : Bassin versant de l Ebre 928 km de long km 2 Bassin versant hétérogène en termes de lithologie, topographie, occupation des sols et climatologie Un des plus grand contributeur d eau douce à la Méditerranée A l embouchure, TDS> 1000 mg/l très forte salinisation N 2 (Brenot et al., 2012) Ebre à Saragoza

3 Objectif Salinisation des eaux de l Ebre : part origine naturelle? et anthropique? Déchiffrer dans le temps et dans l espace la part respective de chacune de ces origines dans la salinisation des eaux de l Ebre Enjeu Apporter les outils méthodologiques pertinents pour : Identifier les facteurs contrôlant la salinisation des eaux Suivre l efficacité des mesures environnementales qui pourraient être engagé pas les gestionnaires pour la restauration du bon état quantitatif et qualitatif des écosystèmes aquatiques N 3 (Brenot et al., 2012)

4 Moyens mis en œuvre Campagnes de prélèvement d eau Concentration en éléments majeurs et traces Isotopes : des Sulfates, Stables (δd, δ 18 O), du Bore, du Strontium Exploitation des données acquises par la Confederaciόn Hidrográfrica del Ebro (http : // : débit, TDS Analyses hydrogéochimiques, intégrant notamment les signatures isotopiques du S et O des sulfates dissous dans les eaux de rivière Source sulfate 1 Source sulfate 2 Exemple isotopes du S 34 S 32 S [Sulfates] = [Sulfates] 34 S/ 32 S > 34 S/ 32 S N 4 (Brenot et al., 2012)

5 Principe de la méthode Géochimie isotopique = reconstitution de l histoire de l eau N 5 (Brenot et al., 2012)

6 Principe de la méthode Isotopes S et O des sulfates dissous Ebre échantillonné d amont en aval N 6 (Brenot et al., 2012)

7 Principe de la méthode Isotopes S et O des sulfates dissous Sources de sulfates dans la lithologie : Sulfures présents dans les roches constituant les Pyrénées ; Sulfates présents dans les roches évaporitiques N 7 (Brenot et al., 2012)

8 Principe de la méthode Isotopes S et O des sulfates dissous Affluents de l Ebre drainant le nord du bassin (Pyrénées+ bassin sédimentaire de l Ebre) N 8 (Brenot et al., 2012)

9 Principe de la méthode Isotopes S et O des sulfates dissous Monitoring mensuel sur une année Affluents de l Ebre drainant le sud du bassin (bassin sédimentaire de l Ebre essentiellement) N 9 (Brenot et al., 2012)

10 Résultats et discussion : 1.Déchiffrage spatial Sources naturelles (formations lithologiques) et anthropiques (engrais sulfurés, eaux usées, émission de centrale de production d énergie) N 10 (Brenot et al., 2012)

11 Résultats et discussion : 1.Déchiffrage spatial Mélanges Mélanges Tous les affluents drainant la partie nord du bassin versant : sulfates provenant de la mise en solution d évaporites et de l oxydation de sulfures Gallego : intégration également de sulfates provenant du lessivage d engrais sulfurés N 11 (Brenot et al., 2012)

12 Résultats et discussion : 1.Déchiffrage spatial Pour les affluents drainant la partie sud du bassin versant : sulfates provenant majoritairement de la mise en solution d évaporites N 12 (Brenot et al., 2012)

13 Résultats et discussion : 1.Déchiffrage spatial Composition isotopique de l Ebre évolue spatialement d amont en aval en fonction de l apport de sulfates de ses affluents N 13 (Brenot et al., 2012)

14 Résultats et discussion : 2.Déchiffrage temporel Composition isotopique de l Ebre évolue dans le temps en fonction des apports variables des différentes parties du bassin versant N 14 (Brenot et al., 2012)

15 Résultats et discussion : 2.Déchiffrage temporel 12 Sewage 10 8 Apr Miocene evaporite Triassic and Tertiary evaporite Avril, période de hautes eaux, les sulfates dissous dans l Ebre proviennent majoritairement du Segre (affluent nord, drainant les Pyrénées) Sulfide oxidation 6 S-fertilizers Power plant O sulfate ( vs V-SMOW) N 15 (Brenot et al., 2012)

16 Résultats et discussion : 2.Déchiffrage temporel 12 Sewage 10 8 Oct Miocene evaporite Triassic and Tertiary evaporite Octobre, période de basses eaux, les sulfates dissous dans l Ebre présentent la plus grande contribution de sulfates provenant de la dissolution d évaporites (centre et sud du bassin versant ) Sulfide oxidation 6 S-fertilizers Power plant O sulfate ( vs V-SMOW) N 16 (Brenot et al., 2012)

17 Résultats et discussion : 1.Déchiffrage temporel 12 Miocene evaporite 10 Sewage Triassic and Tertiary evaporite 8 Dec Jan Sulfide oxidation 6 S-fertilizers Power plant O sulfate ( vs V-SMOW) Dec. et Jan., période de fort lessivage des sols, les sulfates dissous dans l Ebre intègrent un flux de sulfate supplémentaire provenant du lessivage d engrais sulfurés N 17 (Brenot et al., 2012)

18 Conclusion Isotopes des sulfates décomposition et estimation des différents flux d eau et d éléments dissous (affluents, aquifère, lessivage des sols) impliqués dans l alimentation de l Ebre Identification des facteurs responsables de la salinité de l Ebre : Apport de l affluent Segre prépondérant avec lessivage évaporites (contrôle de la lithologie) ; Apport saisonnier de sulfates d origine anthropique (engrais sulfurés) mais pas flux majoritaire ; Pertes d eau identifiées (probablement évaporation, irrigation, des pertes d eau affectant des canaux d irrigation ) identifiée à l aval du bassin N 18 (Brenot et al., 2012)

19 Perspectives Outils isotopiques montrent ainsi leur pertinence, associé à la connaissance des activités anthropiques sur le bassin (occupation des sols, pratiques agricoles, barrages, canaux d irrigation ) à : fournir aux gestionnaires des outils de suivis pour mesurer l efficacité des mesures environnementales engagées (réduction des consommations d eau, des apports d engrais sur les surfaces agricoles, chasses hydrauliques ) en conséquence, assister la restauration du bon état quantitatif et qualitatif des écosystèmes aquatiques (Objectif DCE en 2015) N 19 (Brenot et al., 2012)