Généralités sur la turbidité en milieu karstique
La turbidité est un paramètre qui caractérise le « trouble » de l’eau. Elle est plus ou moins liée à la concentration en particules en suspension présente dans le milieu. La mesure de turbidité est très utilisée pour des raisons de commodités, les concentrations des matières en suspension ne pouvant que difficilement être obtenues à un pas de temps fin sur de longues périodes.
La turbidité est récurrente dans de nombreux systèmes karstiques à travers le monde. Une turbidité trop élevée peut causer des problèmes de traitement de l’eau, et parfois empêcher ce traitement.
- Figure 1 : Illustration de la turbidité dans une source karstique. A gauche Source de l’aîme du Toulon à 0.67 NTU. A droite, Source de l’Abîme du Toulon à 254 NTU
La présence de sédiments mobiles dans les aquifères karstiques a été reconnue depuis plusieurs décennies. A cause de leur mobilité, ces sédiments ont le potentiel d’agir comme vecteur pour le transport de contaminant, et par conséquent de détériorer la qualité des eaux souterraines. Ce constat est fait en particulier pour les composants peu solubles comme les métaux, les composés organiques hydrophobes, les bactéries, ou encore certains pesticides. Contrairement aux aquifères poreux ou fissurés où les sédiments migrent peu rapidement, ces derniers sont mobiles dans l’aquifère karstique . Les vitesses rapides d’écoulement au sein du système induisent un large panel de taille des particules.
La turbidité observée à l’exutoire des systèmes karstiques possède deux origines :
- Une origine interne au massif carbonaté,
- Une origine externe au massif carbonaté.
L’identification de l’origine des particules en suspension est un préalable essentiel à la caractérisation de la vulnérabilité de la ressource en eau. Le modelé karstique (voir rubrique morpho), en lien avec l’occupation du sol, permet le transfert rapide de contaminant depuis la surface.
Application sur l’hydrosystème karstique des sources du Toulon en Dordogne (Etude de J.Sabidussi, 2017)
L’hydrosystème karstique des Sources du Toulon a servi de site pilote pour la mise en place d’une méthodologie pour mieux caractériser les particules en suspension dans l’aquifère karstique
L’utilisation de plusieurs méthodologies permettent de déterminer les caractéristiques des particules en suspension aux exutoires des systèmes karstiques :
- L’analyse de la distribution de la taille des particules,
- L’observation au microscope électronique à balayage de ces particules,
- La caractérisation minéralogique de ces particules,
- Une comparaison avec les contaminations de surface (bactériologie).
L’utilisation couplée de ces méthodes permettent de différencier les différents apports d’eaux aux sources karstiques , et ainsi de mieux identifier les périodes de vulnérabilité vis-à vis des contaminations de surface.
- Figure 2 : Distribution de la taille des particules pour deux échantillons. Les particules d’origine interne sont plus grossières que les particules d’origine de surface
Les résultats ont permis de montrer que :
- Les particules d’origine interne sont issues de la remobilisation des sédiments déposés dans les conduits ou fractures au sein de l’aquifère . Ces particules sont essentiellement minérales (quartz, calcite) et généralement de taille grossière supérieure à 100 μm.
- Les particules d’origine externe sont issues de l’infiltration d’eau depuis les formes géomorphologiques en surface. Ces particules peuvent véhiculer rapidement des contaminants de surface dans l’aquifère . Les particules observées sont alors plus fines (entre 10 μm et 50 μm) et se caractérisent par une composition organique (débris végétaux, flocs organiques, colonies de bactéries).
- Figure 3 : Illustration des particules en suspension observées aux Sources du Toulon
Un schéma conceptuel de transfert de vulnérabilité a alors pu être édité à partir des résultats de ces travaux.
- Figure 4 : Schéma conceptuel de la vulnérabilité du système karstique des Sources du Toulon. Adapté à partir de l’étude de SABIDUSSI (2017)
