La caractérisation hydrogéochimique régionale appliquée à la compréhension intégrée de systèmes aquifères



La gestion de l'eau est l'un des principaux enjeux du XXIe siècle. Afin de bien protéger la ressource, d'assurer sa pérennité et sa mise en valeur dans une perspective de développement durable, nous devons d'abord bien la connaître tant en quantité qu'en qualité.

Ce projet porte sur le développement d'une approche pour optimiser la stratégie de caractérisation hydrogéochimique afin de cartographier la qualité naturelle de l'eau souterraine des principaux aquifères au Québec, tout en assurant un standard de qualité de données élevé. Le projet a impliqué une équipe de chercheurs ayant une vaste expérience dans des projets de caractérisation hydrogéochimique régionale. Des étudiants de maîtrise et de doctorat de l'INRS-ETE, l'UQAC, l'UQAT et l'UQTR ont été impliqués dans la réalisation du projet et leurs travaux ont contribué directement à l'atteinte de ses objectifs.

L'écoulement de l'eau souterraine entraîne des modifications dans la composition chimique de l'eau. L'évolution chimique est causée par les réactions qui se produisent depuis l'infiltration de l'eau dans les zones de recharge jusqu'aux zones d'émergence. Ces processus sont le résultat de l'interaction entre l'eau et les minéraux. La composition finale de l'eau dépend entre autre de la nature des roches, du temps de résidence de   l'eau, ainsi que des possibles mélanges d'eaux d'origines différentes. Il n'est pas rare de retrouver au Québec des problèmes de qualité d'eau souterraine dont l'origine est naturelle. Parmi les exemples, mentionnons des dépassements aux recommandations en matière de santé pour l'arsenic mesurés dans des puits privés en Abitibi, ainsi que des concentrations élevées en chlorures et en sodium dans le système aquifère de roche sédimentaire des Basses-Laurentides. Bien que, généralement, l'eau souterraine soit de meilleure qualité que l'eau de surface, sa composition naturelle peut avoir été altérée par une contamination microbiologique ou chimique reliée à des activités de surface (installations septiques, épandage de fumier, utilisation de pesticides, etc.) et des activités industrielles.

L'objectif général de ce projet est de développer une stratégie de caractérisation hydrogéochimique intégrée utilisable pour la réalisation des projets du Programme d'acquisition de connaissances sur les eaux souterraines (PACES) du Québec. Les objectifs spécifiques du projet sont 1) d'améliorer la méthodologie de caractérisation hydrogéochimique régionale afin d'optimiser le programme d'échantillonnage et le transfert des résultats aux acteurs impliqués dans l'aménagement du territoire; 2) de développer des méthodes d'application générale pour la classification des types d'eau et la reconnaissance des faciès géochimiques et appliquer cette approche à des régions déjà cartographiées ou en voie de l'être; 3) d'utiliser les données géochimiques issues des projets régionaux pour en faire une interprétation intégrée avec les contextes d'écoulement définis par les projets respectifs, et 4) de développer une approche intégrée par traceurs géochimiques dans la détermination de la recharge et des conditions détaillées d'écoulement dans des secteurs d'intérêt particulier.

Dès le début du projet, l'équipe a travaillé sur la stratégie et la méthodologie d'échantillonnage des eaux souterraines afin d'être en mesure de proposer une méthode améliorée de caractérisation hydrogéochimique régionale permettant d'optimiser le programme d'échantillonnage des projets PACES, avec l'objectif d'obtenir des données de haute qualité. Le protocole d'échantillonnage rigoureux mis en place dans les projets assure une excellente qualité des résultats d'analyses.

Ainsi, en plus de présenter des portraits de la qualité de l'eau dans les régions PACES, l'accès à des données de haute qualité a permis aux étudiants de réaliser une analyse plus poussée des résultats géochimiques, et ainsi répondre aux autres objectifs du projet. Karine Lacasse (UQTR) a appliqué la classification des types d'eau dans le cadre de sa maîtrise sur l'hydrogéochimie régionale des aquifères du sud-ouest de la Mauricie. L'utilisation des types d'eau, avec les contextes géologiques et hydrogéologiques, lui a permis d'atteindre les objectifs de son projet, dont la présentation d'un modèle conceptuel de l'évolution hydrogéochimique des eaux souterraines. Dans son projet de maîtrise, Sabrina Castelli (UQAT) utilise des traceurs isotopiques pour identifier l'origine de l'eau des sources associés aux eskers en Abitibi. Les travaux de maîtrise de Châtelaine Beaudry (INRS-ETE) représentent un excellent exemple de l'apport de la géochimie à la compréhension d'un système d'écoulement, soit l'aquifère rocheux régional en Montérégie Est. Ses travaux ont en effet montré que l'hydrogéochimie peut apporter une contribution significative, et complémentaire aux connaissances obtenues traditionnellement (exemple : cartes piézométriques), à la compréhension du système d'écoulement régional. Dans sa thèse de doctorat, Laurie Tremblay (INRS-ETE) documente les travaux relatifs à la caractérisation intégrée d'un aquifère granulaire afin de définir les processus d'atténuation naturelle d'un ancien site d'enfouissement sanitaire. Une contribution importante de ses travaux est l'utilisation de données indépendantes (âge de l'eau, traceurs géochimiques) pour contraindre le modèle numérique d'écoulement. Enfin, les projets de doctorat de Nathalie Rey et Julien Walter vont se poursuivre sur l'hydrogéochimie des eaux souterraines de l'Abitibi-Témiscamingue et du Saguenay-Lac-Saint-Jean, respectivement.

En plus de la formation des chercheurs et des contributions scientifiques, une retombée majeure du projet est la réalisation, avec les partenaires des projets PACES, d'une base de données géochimiques de haute qualité pour le Québec. À partir de cette base de données, il y a maintenant des opportunités pour développer des projets à l'échelle du Québec méridional, que ce soit pour établir les teneurs géochimiques de fond, réaliser une première carte intégrée des faciès géochimiques, ou pour identifier les problématiques naturelles de qualité de l'eau souterraine (exemple : Cl, Mn, As, F, etc.). Cette intégration est nécessaire pour assurer un développement harmonieux entre les activités anthropiques sur le territoire et le maintient de la qualité de l'eau. Enfin, cette connaissance s'avère essentielle à plus long terme alors que les changements climatiques pourraient influencer la géochimie de l'eau souterraine.

Chercheur responsable

Vincent Cloutier, Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue

Équipe de recherche

  • Stéphane Campeau (Université du Québec à Trois-Rivières)
  • René Lefebvre (Institut national de la recherche scientifique)
  • Richard Martel (Institut national de la recherche scientifique)
  • Alain Rouleau (Université du Québec à Chicoutimi)
  • Martine Savard (Ressources naturelles Canada)

Durée

2010-2013

Montant

225 000 $

Partenaire financier

  • Ministère du Développement durable, de l'Environnement et des Parcs

Appel de propositions

Eaux souterraines