# Traçage géochimique des sources de sédiments à l'échelle du bassin versant de la Saône: atouts et limites de l'échantillonnage intégratif des matières en suspensions

Maeva Claveau, Matthieu Masson, Loïc Richard, Lysiane Dherret, Alexandra Gruat, Aymeric Dabrin

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## To cite this version:

Maeva Claveau, Matthieu Masson, Loïc Richard, Lysiane Dherret, Alexandra Gruat, et al. Traçage géochimique des sources de sédiments à l'échelle du bassin versant de la Saône: atouts et limites de l'échantillonnage intégratif des matières en suspensions. Journées de Modélisation des Surfaces Continentales 2024 - JMSC2024, Jun 2024, Strasbourg, France. hal-04728390

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Submitted on 9 Oct 2024

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# Traçage géochimique des sources de sédiments a l'échelle du bassin versant de la Saône : atouts et limites de l'échantillonnage intégratif des matières en suspensions

Maeva Claveau, Matthieu Masson, Lysiane Dherret, Alexandra Gruat, Loïc Richard et Aymeric Dabrin

## CONTEXTE ET ENJEUX

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Bien qu'elles soient indispensables aux écosystèmes aquatiques en contrôlant le transport de nutriments, d'éléments essentiels et de matière organique, les particules, représentent aussi un **vecteur de contaminants**. Dans le bassin versant du Rhône, la Saône est le deuxième affluent le plus contaminé pour un large panel de substances. De plus, les modèles prédictifs à l'échelle du bassin-versant du Rhône¹, envisagent une **augmentation des débits et des flux de particules**. Afin d'identifier les principales sources de polluants particulaires à l'échelle du bassin-versant de la Saône, il est essentiel de connaître l'origine des matières en suspensions (MES).

### Approches « fingerprinting »

**Echantillonnage des particules :**

* Utilisation du **piège à particule (PAP)** pour intégrer la **variabilité temporelle**

* Référence : prélèvements ponctuels (centrifugation) pour vérifier la **représentativité** des MES échantillonnées par PAP

* Sources potentielles de MES : principaux affluents des rivières

* Zone de mélange : échantillonnage des MES à l'exutoire du bassin-versant, en vue de quantifier les contributions relatives des sources, en s'appuyant sur un modèle de mélange alimenté par les empreintes géochimiques (traceurs = concentrations métalliques)

**Verrous et prérequis de la méthode :**

* Sous-estimation des concentrations de certains métaux dans le **piège** par rapport à la référence

* Utilisation de **traceurs conservatifs** (stabilité spatio-temporelle des concentrations)

* Approche analytique utilisant les traceurs présents dans la **fraction résiduelle** pour exploiter leurs propriétés conservatrices²

I. Identifier et quantifier les processus de dégradation présents dans le piège lors de la phase de déploiement du piège.

II. Evaluer la robustesse de la méthode de traçage basée sur la phase réfractaire afin de s'affranchir de la non conservativité de certains traceurs en utilisant les pièges.

III. Pertinence de l'outil piège pour tracer l'origine des MES à l'échelle d'un système fluvial comme celui de la Saône.

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Observatoire
des Sédiments
du Rhône

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PAP

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Référence

## Objectifs

### Choix des sites : Etude combinée des flux de MES et des débits

Stations priorisées pour l'étude

<figure><img src="image_8.png" /><figcaption>Module (m³/s) des principaux affluents de la Saône</figcaption></figure>

<figure><img src="image_9.png" /><figcaption>Estimation des flux journaliers de MES calculée à partir des données de surveillances (Naïades) (t/j)</figcaption></figure>

### Etude préliminaire in-situ sur les MES de l'Ardières

Biais liée à l'échantillonnage :

<figure><img src="image_10.png" /><figcaption>Comparaison des concentrations métalliques dans les MES prélevées par piège (vert) avec la référence (centrifugation, rouge)</figcaption></figure>

### Approche en conditions contrôlées de laboratoire

**Hypothèse :** La dégradation de la matière organique est responsable de la sous-estimation des traceurs.

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* Simulation de la mise en place des processus de dégradation dans le piège

* Alimentation en eau et en particules

* Suivi de l'évolution des concentrations des traceurs dans les différentes phases porteuses

* Période : 1 mois

### Méthodologie employée

Minéralisation totale

HNO₃, HCl, HBF₄

Fraction totale

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Minéralisation
douce
HCl

Fraction réactive

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Minéralisation de la
fraction organique
H₂O₂

Fraction organique

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Fraction
résiduelle

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Extraction séquentielle des traceurs

## Modélisation des contributions relative

### Sélection des traceurs conservatifs

« Three Step Method »

1- Range test
Comportement conservatif de chaque propriété

2- Kruskal Wallis H

### Résolution du modèle de mélange

$$C_i = \sum_{j=1}^{S} P_j \times C_{i,j} + E$$

Approches fréquentistes vs
Approches bayésiennes

### Comparaison des contributions relatives des sources

- Traceurs issus de la fraction totale
  vs résiduelle

- MES échantillonnées par PAP vs
  Référence

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