1 RAPPEL DES FONDAMENTAUX HYDROGÉOCHIMIQUES
1.1 Principes chimiques
1.2 L’origine des éléments et leur structure atomique
1.3 Composition des eaux souterraines et concentration des solutés, des gaz et des particules
1.4 Isotopes de l’eau
1.5 Prélèvement d’échantillons d’eau souterraine
1.6 Incertitude
2 SOURCES ET MÉCANISMES CONTRÔLANT LES SOLUTÉS
2.1 L’écoulement advectif et la diffusion en tant que mécanismes de transport
2.2 Source externe de solutés : précipitations, rivières, lacs et aquifères contigus
2.3 Sources internes de solutés : fossiles, reliques, hérités ou connés
2.4 Source interne de soluté : désintégration radioactive
2.5 Source interne de solutés : altération
2.6 Variables d’équilibre
2.6.1 La solubilité des minéraux : une propriété thermodynamique fondamentale
2.6.2 La température : une propriété thermodynamique environnementale
2.6.3 Le pH : une propriété thermodynamique de l’environnement
2.6.4 Eh (Redox) : une variable thermodynamique environnementale
2.6.5 L’activité thermodynamique : une propriété thermodynamique environnementale
2.6.6 Calculs d’équilibre
2.7 Cinétique des précipitations
2.7.1 Échange cationique et adsorption
2.7.2 Adsorption — Procédé d’élimination des solutés
2.8 Dispersion hydrodynamique dans le transport
2.9 Contrôle des solutés dans les systèmes ouverts et fermés
2.10 L’ultrafiltration (osmose inverse) comme contrôle physique sur les solutés
2.11 Conclusion de la section
3 OLIGO-ÉLÉMENTS GÉOGÉNIQUES LIÉS À LA SANTÉ HUMAINE
3.1 Manganèse (Mn)
3.2 Arsenic (as)
3.3 Radionucléides d’uranium (U), de radium (Ra), de radon (Rn), de polonium (Po) et de plomb (Pb)
3.4 Strontium (Sr)
3.5 Fluorure (F)
3.6 Molybdène (Mo)
3.7 Plomb (Pb)
3.8 Antimoine (Sb)
3.9 Sélénium (Se)
3.10 Zinc (Zn)
3.11 Lithium (Li)
3.12 Éléments nuisibles
3.13 Fer (Fe)
3.14 Sulfure d’hydrogène (H2S) et méthane (CH4)
3.15 Résumé de la section : Éléments géogéniques traces sélectionnés
4 AFFICHAGE GRAPHIQUE DES DONNÉES HYDROGÉOCHIMIQUES
4.1 Principes de la conception graphique
4.1.1 Carte thermique
4.1.2 Carte des courbes de niveau
4.1.3 Schéma de clôture
4.1.4 Fréquence cumulative
4.1.5 Boîte à moustaches
4.1.6 Histogramme
4.1.7 Diagramme circulaire
4.1.8 Graphique linéaire X-Y
4.1.9 Diagramme à barres
4.1.10 Schéma empilé
4.1.11 Diagramme trilinéaire
4.1.12 Schéma en bâton
4.1.13 Schéma rigide
4.1.14 Diagramme de Scholler
4.1.15 Diagramme de Durov
4.2 Conclusion de la section
5 EXEMPLES DE TERRAIN DE DIFFÉRENTES SOURCES ET PROCESSUS HYDROGÉOCHIMIQUES
5.1 Solutés aquifères dominés par les précipitations atmosphériques : l’aquifère des hautes plaines du sud du Texas et du Nouveau-Mexique, États-Unis
5.2 Soluté aquifère dominé par l’altération des roches : bassin supérieur de la rivière Grand, centre du Michigan, États-Unis
5.3 Solutés aquifères dominés par l’échange d’ions : plaine côtière de l’Atlantique, États-Unis
5.4 Solutés aquifères dominés par un pH élevé : piscines bleues du Sultanat d’Oman
5.5 Solutés aquifères dominés par un faible pH
5.6 Solutés aquifères impactés par l’ultrafiltration : Formation de Saginaw, Michigan, États-Unis
5.7 Solutés dominés par la perte de gaz dans l’atmosphère : azote et brome de la Sabkha côtière d’Abu Dhabi, Émirats arabes unis
5.8 Radon-222 : solutés dominés par la diffusion
5.9 Systèmes dominés par la salinisation des sols
5.10 Évaluation de l’état impeccable
5.11 Conclusion de la section
6 BILAN DE MASSE DES SOLUTÉS : MODÉLISATION SIMPLE DU FLUX DE MASSE
6.1 Modèle représentatif de volume de contrôle (RCV) de flux massique
6.2 Volumes des pores
6.3 Modélisation du flux de masse dans la Sabkha d’Abu Dhabi, Émirats arabes unis
6.4 Modélisation du flux de masse global de solutés de carbone, d’azote et totaux
6.4.1 Carbone dans les eaux souterraines mondiales
6.4.2 Azote dans les eaux souterraines mondiales
6.4.3 Altération des eaux souterraines des continents
6.5 TRONÇON DE FINITION 174
7 ÉVOLUTION GÉOCHIMIQUE DES SOLUTÉS DES EAUX SOUTERRAINES
7.1 Évolution du sulfate à partir de la dissolution du gypse
7.2 Échange cationique
7.3 Oxydation de la pyrite
7.4 Diffusion moléculaire dans l’évolution des solutés
7.5 Eaux souterraines et évolution de la topographie karstique
7.6 Sur l’évolution des solutés des eaux souterraines mondiales
7.7 Conclusion de la section
8 QUANTIFICATION DES PROPRIÉTÉS HYDROLOGIQUES PHYSIQUES À L’AIDE DE SOLUTÉS GÉOGÉNIQUES
8.1 Modèle du flux de recharge régional : le bilan massique de chlorure (CMB)
8.2 Estimations de la conductivité hydraulique à l’aide du bilan massique de chlorure (CMB)
8.3 Flux des eaux de ruissellement par rapport aux caractéristiques topographiques : bilan massique de chlorure (CMB)
8.4 Recharge relative des nappes souterraines en fonction de la géomorphologie, des sols ou de l’utilisation ou de la couverture des sols
8.5 Définition des macropores ou de la recharge diffuse à l’aide d’isotopes stables de l’eau
8.6 Source d’eau de recharge paléo à l’aide d’isotopes stables de l’eau
8.7 Datation des eaux souterraines avec du carbone 14
8.8 Estimation du flux de recharge et des précipitations à partir d’une surface d’eau souterraine paléo : Liwa, Émirats arabes unis
8.9 Estimation du volume mondial actif des eaux souterraines
9 CONCLURE
10 EXERCICES
11 RÉFÉRENCES
12 BOITES
Encadré 1 – Structure atomique
Encadré 2 – Application des calculs d’activité à la composition moyenne des eaux souterraines
Boîte 3 – Instructions pour exécuter Phreeqc sur un ordinateur portable MAC (puce Intel et Apple M Silicon)
Encadré 4 – Un voyage inattendu dans la pensée hydrogéochimique
13 SOLUTIONS D’EXERCICE
14 NOTATIONS
15 À PROPOS DE L’AUTEUR
