Le cadmium dans le Lot et la Garonne : sources et transport

Cadmium in the Lot and Garonne rivers: sources and transport

Équipe "Traceurs Géochimiques et Minéralogiques (TGM)", UMR CNRS 5805 EPOC, Université Bordeaux 1, Avenue des Facultés, 33405 Talence Cedex, France

Résumé

La détermination précise des flux de Cd dissous et particulaire du Lot et de la Garonne impose la mise en place d'une stratégie d'échantillonnage spécifique. La fiabilité des méthodologies que nous employons a été vérifiée. Nous avons notamment montré que l'échantillonnage des MES par centrifugation de grands volumes d'eau (1000 L) est la méthode la plus adaptée pour calculer des flux, mais aussi pour accéder à la spéciation à l'état solide. Des mesures journalières de débits et de concentrations en MES combinées à des analyses de Cd dissous et particulaire permettent de proposer un bilan de masse de Cd pour le système fluviatile du Lot et de la Garonne. Ce bilan montre que 70-80 % du Cd transporté en aval par la Garonne (La Réole) provient du Lot dont la majorité (75 %) provient du bassin de Decazeville via la rivière Riou-Mort. Ce bilan montre également que les sédiments pollués en Cd et accumulés derrière les barrages hydroélectriques constituent une source secondaire en Cd dont la mobilisation dépend des variations hydrologiques, mais aussi des aménagements anthropiques. En considérant l'ensemble des apports fluviaux en Cd, nous estimons que 60-75 % du Cd apporté à l'estuaire de la Gironde est d'origine anthropique. Sur la base des données existantes, validées entre 1994 et 2000, les flux journaliers de Cd dissous ont été recalculés pour le Lot, et des relations caractéristiques entre flux de matières et débits ont été établies. Ainsi nous proposons un modèle prédictif empirique permettant une bonne estimation des flux de Cd dissous et particulaire à partir des seules données de débit. La comparaison de nos données de flux bruts avec les quelques données disponibles de flux nets (e.g. apports à l'océan) de Cd dissous suggère que plus de 50 % du Cd particulaire passent sous forme dissoute pendant les années humides (94 et 96) et que les flux de Cd dissous nets sont supérieurs aux flux totaux bruts pendant les années sèches (91 et 97). Ceci suggère que la réactivité estuarienne girondine libère progressivement sous forme dissoute, la quasi totalité du Cd apporté majoritairement sous forme particulaire par le fleuve.

Abstract

In the Lot and Garonne Rivers, the precise determination of the dissolved and particulate Cd fluxes lead us to develop a specific sampling strategy with adapted sampling and analytical methods. This study proves that pumping/centrifugation is the most appropiate sampling/separation technique (recovery, representativity, contamination) for the determination of the metallic fluxes. Daily data of water discharge and total suspended sediment content (TSS) were combined together with high frequency analyses of heavy metal contents. That allows us to propose a Cd budget for the fluvial system of the Lot and Garonne Rivers. This budget shows that 70-80% of the Cd transported by the dowstream Garonne (La Réole) is supplied by the Lot River that derive the major part of Cd (75%) from the Decazeville basin via the Riou-Mort River. This budget also shows that the dam lake sediments represent a secondary source for Cd. The mobilisation of this sediment enriched in Cd is relative to the hydrologic changes and also river bed dredging. With regard to the whole fluvial Cd input into the Gironde estuary, we estimate that 60-75% are due to pollution. With the data obtained between 1994 and 2000, the daily dissolved Cd fluxes were determined for the Lot River and characteritic relationships between fluxes and discharges were established. This allows us to propose an empiric preditive model giving a good estimation of the annual dissolved and particulate Cd fluxes without performing metal analyses. Comparison of gross fluvial input of Cd and net fluxes of dissolved Cd leaving the Gironde suggests that more than 50% of particulate Cd is solubilized during the wet years (94 and 96) and the net fluxes of dissolved Cd exceed the fluvial gross inputs (total Cd) during the dry year (91 and 97). This suggests that the long-term estuarine reactivity lead to a progressive solubilisation (addition) of almost all particulate Cd derived from the rivers.