Report on the tracer tests (experimental setup, results and interpretation)

Tracer experiments were performed in the Brévilles test site in order to highlight vertical variations in groundwater fluxes related to vertical variations hydraulic conductivity, to estimate contaminant travel time from several locations in the catchment to the springs and to identify transport processes affecting the fate of solutes in the saturated part of the aquifer. Following a first tracer experiment with uranine and sulforhodamine G in 2003, four tracer injections were performed in November 2005 in different piezometers, using uranine, sulforhodamine B, iodide and lithium. Tracer concentrations were monitored in the injection wells and at the basin outlet (spring and gauging station). Using the FVPDM method, concentration evolutions monitored in the injection wells allowed one to estimate local Darcy fluxes. At the basin outlet, only two tracers were recovered. Analyses of breakthrough curves confirm the stratification of the aquifer with more permeable levels in the lower part. They also suggest the probable occurrence of vertical interactions within the aquifer.AquaTerra - Integrated Modelling of the river-sediment-soil-groundwater system; advanced tools for the management of catchment areas and river basins in the context of global chang

Prédiction des propriétés de rétention en eau des sols d'un bassin versant à l'aide de fonctions de pédotransfert : influence de la densité apparente et de la teneur en éléments grossiers

L'objectif est d'étudier la qualité de l'estimation des propriétés de rétention en eau faite à l'aide de fonctions de pédotransfert (FPT) pour les sols d'un bassin versant de 250 hectares. Ce bassin versant, situé à proximité de Mantes-la-Jolie, au nord-est de Paris, possède des sols limoneux à limoneux-argileux profonds sur la moitié de sa surface, l'autre moitié correspondant à des sols caillouteux. Après une prospection pédologique détaillée, 15 horizons types ont été définis (Tableau 1), puis 22 unités typologiques de sol (UTS) correspondant à la superposition de plusieurs horizons types et enfin 11 unités cartographiques de sols (UCS) regroupant plusieurs UTS (Tableau 2). Les propriétés de rétention en eau des horizons types ont été déterminées au laboratoire pour 8 valeurs de potentiels variant de –10 à –15000 hPa et, en parallèle, estimées à l'aide des FPT proposées par Hall et al. (1977), Jamagne et al. (1977), Rawls et al. (1982), Vereecken (1989), Bastet (1999) et Bruand et al. (2002) pour des valeurs de potentiel appartenant à ce même domaine. L'aptitude des FPT à rendre compte des variations des propriétés de rétention en eau mesurées pour les horizons types est très variable selon les FPT considérées (Tableau 4). Comme d'autres études l'ont déjà montré (Bastet, 1999, Tietje et Tapkenhinrichs, 1993, Wösten et al., 2001), la proximité géographique de la zone d'étude par rapport à celles ayant servi de base aux FPT et la similitude des matériaux parentaux sont des éléments importants à prendre en compte pour apprécier l'aptitude potentielle de FPT à estimer les propriétés de rétention en eau de sol. Une classification par texture, ou par texture et densité apparente, préalablement à l'établissement de FPT, permet d'améliorer la qualité des estimations. La texture et la densité apparente apparaissent donc comme des grandeurs déterminantes pour estimer correctement les propriétés de rétention en eau des horizons de sols étudiés. Toutefois, la densité apparente à l'échelle de l'horizon peut conduire à prendre en compte un volume de pores qui ne contribuent pas à la réserve en eau du sol, car de trop grande taille, et donc conduire certaines FPT à surestimer largement les valeurs de teneurs en eau. Pour les sols qui possèdent des éléments grossiers, dont la présence n'est pas prise en compte par les FPT, une correction des teneurs en eau mesurées et calculées, visant à les exprimer par rapport à la seule fraction fine (< 2 mm) des horizons, ne permet toutefois à aucune FPT de donner des résultats satisfaisants pour les sols caillouteux. Ces sols caillouteux, le plus souvent peu épais, sont ceux pour lesquels la mesure des propriétés de rétention en eau demeure la plus difficile à obtenir, aucune méthodologie adaptée n'étant disponible à l'heure actuelle

Intercomparison of Flow and Transport Models Applied to Vertical Drainage in Cropped Lysimeters

International audienceThe vertical water flow, heat flow and transport of the herbicide methabenzthiazuron were monitored for 627 days in lysimeters sampled at a field site close to the research centre Jülich, Germany. During this period the lysimeters were cropped with winter wheat, winter barley and oat. The models TRACE, MARTHE, ANSWERS and MACRO were applied to the lysimeter data with the scope of upscaling local scale process understanding for regional scale. MARTHE and TRACE solve the 3-d Richards' equation for variably saturated water flow. MACRO is a 1-d model based on the Richards' Equation and accounting for preferential flow in the unsaturated zone, while ANSWERS is a regional scale capacity based watershed model. Measurements of soil moisture, evapotranspiration, drainage, soil temperature, pesticide residues and leaching are used for comparison with model results. Although the adopted models differ in terms of model concepts, the use of model performance indices proved a proper simulation of water flow for all models. The heat flow is also well described with ANSWERS, MARTHE and MACRO. Larger deviations were found between model results and measured pesticide transport. An inadequate reproduction of the measured MBT degradation was found for the available model input parameters. A very small amount of MBT leaching, observed in the measurements, was only reproduced with MACRO after strong calibration. In other respects only plant parameters were calibrated. Calibration of the crop conversion factor used for scaling of the potential evapotranspiration was found to be a crucial parameter for the adequate description of the water balance by the models

Analysis of biofilm-nanoparticles interaction using microscopy (fluorescence, MEB, STEM, MET, EDS)

International audienceAmong biofilm's properties, the ability to interact with/catch pollutants can have applications in bioremediation. Here, biofilm interactions with metals (as iron nanoparticles (NanoFer 25S)) was evaluated using various approaches in microscopy. For this, biofilm growth, sampling, labelling and treatment were developed for each type of microscopy to access the surface or inside of the biofilm, biofilm composition, and metal location. Multispecies biofilms were grown on sand or in PVC tubes inoculated with aquifer water spiked with a nutritive solution to enhance denitrification, and then put in contact with nanoparticles. According to the targeted microscopy, biofilms were (i) sampled as flocs or attached biofilm, (ii) submitted to cells (DAPI) and/or lectins (PNA and ConA coupled to FITC or Au nanoparticles) labelling, and (iii) prepared for observation (fixation, cross-section, freezing…). Fluorescent microscopy revealed that nanoparticles were embedded in the biofilm structure as 0.5-5µm size aggregates. SEM observations also showed NP aggregates closed to microorganisms but it was not possible to conclude a potential interaction between nanoparticles and the biological membranes. STEM-in-SEM analysis showed NP aggregates could enter inside the biofilm over a depth of 7-11µm. Moreover, microorganisms were circled by an EPS ring that prevented the direct interaction between NP and membrane. TEM(STEM)/EDS revealed that NP aggregates were co-localized with lectins suggesting a potential role of exopolysaccharides in NP embedding. The combination of several approaches in microscopy is thus a good tool to better understandi and characterize biofilm/pollutant interaction

Décontamination in situ de sols de bananeraie contenant de la chlordécone - Résultats sur nitisol de la plaine du Lamentin

Parmi les voies possibles de décontamination des sols chargés en chlordécone (CLD), les experts réunis aux Antilles en mai 2011 avaient conclu que le procédé de In Situ Chemical Reduction (ISCR) offrait un potentiel d\u27application à court/moyen terme (Clostre et al., 2010). Des travaux en laboratoire (Dictor et al., 2011Mouvet et al., 2011) ont montré que six mois de traitement par ISCR avec l\u27amendement Daramend® permettent de diminuer de 74 % la teneur en CLD du nitisol, un des principaux types de sols antillais concernés par ce type de contamination. Pour valider ces données de laboratoire, une étude de terrain est en cours sur une parcelle de bananeraie dans la plaine du Lamentin au nord-est de Fort-de-France, Martinique

Lessivage de la terbuthylazine et de l'atrazine en colonnes de sol au laboratoire

International audienceThe leaching of terbutbylazine and atrazine was studied through laboratory soil columns using little to moderately carbonated soils and with fine texture. Mobility in the three soils was greater for atrazine than terbuthylazine. This might be related to the higher water solubility of atrazine,30 mg L-’ versus 8.5 mg L-’ for terbuthylazine, and to the smaller Freundlich adsorption coefficient of atrazine, from 0.96 to 1.22 depending on the soil, compared with 1.88 to 2.33 for terbutbylazine. No significant difference in mobility was observed between the three soils.Le lessivage de la terbuthylazine et de l’atrazine a été étudié en colonnes de sol au laboratoire, dans des sols peu à modérément carbonatés et à texture fine. La mobilité de l’atrazine est supérieure à celle de la terbuthylazine, en relation avec la solubilité plus élevée de l’atrazine, 30 mg L-’ contre 8,5 mg L-‘. Les coefficients d’adsorption de Freundlich sont plus faibles pour l’atrazine, de 0,96 à 1,22 selon le sol, contre 1,88 à 2,33 pour la terbuthylazine, mais aucune différence significative de mobilité n’a été observée selon le type de sol

Rapport III.5 Evaluation de rejets de micropolluants minéraux (métaux lourds) et organiques (organochlorés) par dosages dans les mousses aquatiques

Assessment of mineral (heavy metals) and organic (chlorinated hydrocarbons) micropolluants discharges through determinations in aquatic mosses. Overall characteristics and setting up modalities of the method based on the use of aquatic mosses in the assessment of running waters micropollution are described and illustrated through in situ and in vitro studies. The accumulation capacity, the ability to locate effluents sources, the uptake and release rates as well as relations with water quality are put forward. Aquatic mosses appear as very interesting bioindicators whose use deserves to be considered for monitoring purposes.Les caractéristiques générales et les modalités de mise en oeuvre de la méthode des mousses aquatiques pour le suivi de la micropollution des eaux superficielles sont décrites et illustrées par des exemples d'études in situ et in vitro. Le potentiel d'accumulation, la capacité à localiser des rejets, les vitesses d'accumulation et de relargage ainsi que les relations avec la qualité de l'eau sont mises en évidence. Les mousses aquatiques constituent un outil d'étude très intéressant dont l'usage mérite d'être envisagé dans un grand nombre de circonstances.Mouvet Christophe, Gallissot Brigitte, Cordebar Patrice. Rapport III.5 Evaluation de rejets de micropolluants minéraux (métaux lourds) et organiques (organochlorés) par dosages dans les mousses aquatiques. In: L'impact des activités humaines sur les eaux continentales. Dix neuvièmes journées de l'hydraulique - Question I, II, III, IV, V et Compte rendu des séances. Tome 3, 1986