Perchl'EauRigine - Perchlorates dans les Eaux souterraines de Champagne-Ardenne : Origine et Devenir.

par Feifei Cao

Projet de thèse en Sciences - STS

Sous la direction de Vincent Barbin.

Thèses en préparation à Reims , dans le cadre de Ecole Doctorale Sciences, Technologies, Santé , en partenariat avec (GEGENAA) -Groupe d'Etude sur les Géomatériaux et Environnements Naturels, Anthropiques Archéologiques (laboratoire) depuis le 12-09-2016 .


  • Résumé

    Des analyses menées en région Champagne-Ardenne sur des eaux destinées à la consommation humaine ont mis en évidence la présence d'ions perchlorates (ClO4-) dans des captages d'eau potable. Leur présence pose une question sanitaire en raison de leur capacité à perturber (par inhibition compétitive) l'utilisation de l'iode par la glande thyroïde et la production d'hormones métaboliques. Ils sont considérés comme potentiellement toxiques même à faible dose (>4 µg/L) vis-à-vis de certaines populations sensibles. Deux sources potentielles en ions perchlorates dans les eaux sont suspectées en Champagne : une source militaire liée à la Grande Guerre et une source agricole ancienne liée à l'utilisation passée de nitrates chiliens. Les connaissances actuelles concernant les sources et le comportement de cette molécule dans l'environnement sont insuffisantes pour gérer cette problématique. Les objectifs de ce projet sont de i) déterminer l'origine et le comportement des ions perchlorates dans les eaux souterraines de la craie de Champagne, ii) vérifier le lien entre leur occurrence et celle d'autres explosifs non mesurés réglementairement et iii) expliquer les hétérogénéités observées dans la qualité de l'eau souterraine, afin d'apporter les connaissances nécessaires en termes de gestion de la ressource en eau du secteur. Afin de répondre à ces questionnements, les eaux souterraines de l'interfluve entre la Vesle et la Suippes (à l'est de Reims), où certains captages sont concernés par la contamination en ions perchlorates, sont étudiées. Les eaux souterraines seront prélevées au sein de 30 ouvrages (puits et forages). Des prélèvements seront également réalisés dans les eaux de surface de la Vesle, la Suippes et leurs affluents. Sur ces échantillons, les teneurs en ions majeurs et traces, en ions perchlorates et chlorates, et en 40 molécules d'origine pyrotechnique seront quantifiées/déterminées. Cette première campagne de screening permettra d'obtenir une cartographie chimique et de sélectionner 15 points de prélèvements suivis mensuellement au cours des deux prochaines années afin d'observer une évolution temporelle et spatiale des concentrations des molécules d'intérêt. En parallèle, l'analyse du signal isotopique des ions perchlorates et des nitrates sur cette sélection de points permettra de discriminer les origines de ces molécules. Enfin, la mesure et l'interprétation des concentrations en gaz rares (CFCs et SF6) permettront de déterminer le temps de séjour de l'eau dans le sous-sol et de faire le lien avec les concentrations mesurées et mieux connaître le comportement hydrodynamique de l'aquifère de la craie.

  • Titre traduit

    Perchl'EauRigine - Perchlorates in subterranean Waters of Champagne-Ardenne: origin and Future.


  • Résumé

    High ClO4- concentrations (>15µg/L) have been reported in groundwater used for water supply in Champagne-Ardennes (France), affecting a large number of people. ClO4- contamination can be a health concern due to its ability to disrupt the thyroid gland's use of iodine in the generation of metabolic hormones. Considerable uncertainties remain about its sources, fate and transport in the environment. Perchlorates ions were used during the First World War (WWI) in the ammunitions. The location of the catchments showing high ClO4- concentrations in Champagne-Ardenne suggests a possible link with military activities. The relationship between the presence of perchlorates ions and other explosives from ammunition, and their behavior in the groundwater is studied. Agricultural activities were also another source of ClO4-. The chilean nitrate, containing high concentrations of perchlorates ions, was intensively exploited as fertiliser in France until the middle of the 20th century. The measurement of the isotopic signature of oxygen and chlorine in perchlorates ions makes it possible to determine precisely the source of the perchlorates ions (agriculture or military). Finally, a better understanding of the chalk aquifer properties, including the measurement of the residence time of groundwater and the monthly monitoring of ClO4- allow to assess the spatial and temporal evolution of ClO4- concentrations in the years to come, with a view to making appropriate recommendations in terms of management.