PRÉFACE
1 LE CYCLE HYDROLOGIQUE
Composition de l’eau de pluie
Hydrologie
Eau souterraine
Les eaux souterraines en tant que ressource et la contamination des eaux souterraines
Types d’eau non météoriques
Termes chimiques en hydrologie
Lectures suggérées
2 CONTEXTE CHIMIQUE
Unités et terminologie
Thermodynamique d’équilibre
Constante d’équilibre
Mesures du déséquilibre
Relations activité-concentration
Activités des espèces ioniques
Formation complexe
Constantes d’équilibre apparentes
Codes informatiques
Questions d’examen
Lectures suggérées
3 LE SYSTÈME CARBONATÉ ET LE CONTRÔLE DU PH
Système d’acide carbonique
Courbes d’alcalinité et de titrage
Titrage de l’alcalinité
Parcelles Gran
Solubilité du carbonate de calcium
Dolomite
Calcite à haute teneur en magnésium
Eaux souterraines et de surface dans les terrains carbonatés
Questions d’examen
Lectures suggérées
4 MINÉRAUX ARGILEUX ET ÉCHANGE CATIONIQUE
Minéralogie et composition
Brucite [Mg(OH)2] et Gibbsite [Al(OH)3]
Kaolinite et minéraux apparentés
Minéraux argileux 2:1
Chlorite
Argiles à couches mixtes
Sépiolithe et palygorskite
Propriétés des colloïdes
La double couche
Filtration membranaire
lon Exchange
Questions d’examen
Lectures suggérées
5 ABSORPTION
Équations empiriques
Coefficient de distribution linéaire
Freundlich Isotherm
L’isotherme de Langmuir
Surface Complexation
Équilibres acido-basiques
Adsorption des cations métalliques
Adsorption des anions
La double couche électrique
Modélisation de l’adsorption avec MINTEQA2
Questions d’examen
Lectures suggérées
6 COMPOSÉS ORGANIQUES DANS LES EAUX NATURELLES
Matière organique naturelle
Structure des solutés organiques naturels
Groupes fonctionnels
Substances humiques
Carbone organique dissous (COD) dans les milieux naturels
Polluants organiques
Solubilité et propriétés associées
Adsorption
Biodégradation et biorestauration
Questions d’examen
Lectures suggérées
7 ÉQUILIBRES REDOX
L’électrode d’hydrogène standard et les conventions thermodynamiques
Utilisation de eh comme variable
Utilisation de pe en tant que variable
Définition de pe et Eh par les paires redox
Mesure de Eh
Calculs d’oxydoréduction à l’aide de WATEQ4F
Diagrammes pe-pH et Eh-pH
Système Fe-O-H2O
Système Fe-O-H2O-CO2
Système Fe-O-H2O-S
Diagrammes EH-pH
Diagrammes de pression partielle ou de fugacité-fugacité
Questions d’examen
Lectures suggérées
8 CONDITIONS D’OXYDORÉDUCTION DANS LES EAUX NATURELLES
Photosynthèse
Respiration et décomposition
Mise en mémoire tampon redox
Lacs
L’océan
Eau souterraine
Résumé
Questions d’examen
Lectures suggérées
9 MÉTAUX LOURDS ET MÉTALLOÏDES
Sources de métaux lourds
Spéciation
Matière organique et formation complexe
Contrôle de la solubilité à l’équilibre
Solubilité dans les réactions d’oxydoréduction
Diagrammes pe-pH et Eh-pH
Gisements d’uranium à front roulant
Contrôles de l’adsorption et de la coprécipitation
Adsorption par les oxydes de fer et de manganèse hydratés
Adsorption par les silicates et les carbonates
Adsorption par la matière organique solide
Absorption par les organismes vivants
Comportement d’éléments spécifiques
Cuivre, zinc, cadmium et plomb
Arsenic et sélénium
Chrome
Mercure
Résumé
Questions d’examen
Lectures suggérées
10 RELATIONS DE STABILITÉ ET ÉQUILIBRES SILICATÉS
Équilibres de solubilité (solution congruente)
Solubilité des silicates de magnésium
Solubilité de la gibbsite
Solubilité des aluminosilicates
Schémas de solution et de stabilité incongrus
Incertitude dans les diagrammes de stabilité des minéraux
Questions d’examen
Lectures suggérées
11 CINÉTIQUE
Nucléation
Dissolution et croissance
Mécanismes de réaction de surface
Contrôle de la diffusion
Dissolution de la calcite dans l’eau de mer
Croissance de la calcite et de l’aragonite dans l’eau de mer
Dissolution des silicates
Effet de la composition de la solution sur les taux de dissolution
Taux de dissolution relatifs des différents minéraux
Comparaisons entre les taux de dissolution en laboratoire et sur le terrain
Questions d’examen
Lectures suggérées
12 ALTÉRATION ET CHIMIE DE L’EAU
Formation du sol
L’approche du bilan massique pour les processus de captage et les réactions d’altération minérale
Processus de captage
Réactions d’altération minérale
Calculs de bilan massique dans les systèmes d’eau souterraine
L’approche thermodynamique des réactions d’altération minérale
L’approche statistique
Étude de cas
Réseau du fleuve Mackenzie, Canada
Systèmes fluviaux de l’Amazone et de l’Orénoque
Monts Absaroka, Wyoming
Rivière Mattole, Californie
Montagnes Cascade, Washington ; Loch Vale, Colorado
Montagnes Adirondack, État de New York
Eaux des roches ultramafiques
Rhin
Résumé
Contrôles thermodynamiques sur la formation de minéraux argileux
Facteurs environnementaux et chimie de l’eau
Questions d’examen
Lectures suggérées
13 EAU ACIDE
Acidité et alcalinité
Solubilité de l’hydroxyde d’aluminium
Dépôts acides
Échange cationique
Mobilité anionique et échange d’anions
Procédés affectant la mobilité des sulfates
Processus biologiques
Altération chimique
Modèles intégrés
Effets environnementaux
Drainage minier acide
Prédiction de la production d’acide
Prévention de la production d’acide
Questions d’examen
Lectures suggérées
14 ISOTOPES
Isotopes stables
Processus de fractionnement
18O/16O et D/H
13C/12C
34S/32S
15N/14N
Isotopes radioactifs
Tritium
14C
Chlore-36
Radon 222
Isotopes radiogéniques : Strontium-87
Questions d’examen
Lectures suggérées
15 ÉVAPORATION ET EAUX SALÉES
Évaporation de l’eau de source de la Sierra Nevada
Les divisions chimiques et le modèle de Hardie-Eugster
Modifications du modèle Hardie-Eugster
Formation de carbonate de magnésium
Réduction des sulfates et oxydation des sulfures
Échange d’ions et adsorption
Mouillage et séchage cycliques
Exemples
Bassin du lac Magadi, Kenya
Teels Marsh, Nevada
Évaporation de l’eau de mer
Sabkhas du golfe Persique
Eaux de formation salée
Résumé
Questions d’examen
Lectures suggérées
16 MODÉLISATION DU TRANSPORT ET DE LA RÉACTION
L’équation advection-diffusion
Advection
Diffusion et dispersion
Réaction chimique et retard
Modélisation du chemin de réaction
Application au transport de contaminants dans les eaux souterraines
Évolution chimique des eaux souterraines
Questions d’examen
Lectures suggérées
RÉFÉRENCES
GLOSSAIRE DES TERMES GÉOLOGIQUES
ANNEXE I DIAGRAMMES PIPER ET STIFF
ANNEXE II DONNÉES THERMODYNAMIQUES À L’ÉTAT STANDARD POUR CERTAINES ESPÈCES COMMUNES
ANNEXE III CONSTANTES D’ÉQUILIBRE À 25 °C ET ENTHALPIES DE RÉACTION POUR CERTAINES RÉACTIONS
RÉPONSES AUX PROBLÈMES
INDEX DES AUTEURS
INDEX DES SUJETS
