Dynamique du 13 C dans le bassin versant des Avenelles

Auteur.e.s

Sophie Guillon et al.

Université

MINES ParisTech, Université PSL, Sorbonne Université

DOI
https://doi.org/10.26047/PIREN.rapp.ann.2021.vol14

Résumé
Les flux de carbone océaniques et terrestres mettent en jeu des processus complexes qui ne peuvent être réduits aux échanges verticaux entre la surface et l’atmosphère. La réaction du CO2 sur les roches carbonatées, entrainant leur dissolution, est un puits de carbone important au niveau des surfaces continentales. Les processus de dégazage et de stockage de C qui ont lieu dans les rivières sont également importants, ces dernières n’étant pas de simples tuyaux passifs transportant le C depuis les surfaces continentales vers les océans.
Les données de composition géochimique et isotopique acquises depuis 2016 dans les différents compartiments du petit bassin versant des Avenelles, zones non saturée et saturée, zones ripariennes et eaux de surface, permettent d’identifier les processus qui contrôlent la dynamique du carbone inorganique dissous (DIC), et d’avancer vers une quantification des flux de carbone et d’azote à l’échelle d’un petit bassin versant carbonaté d’occupation majoritairement agricole.
Les eaux souterraines sont riches en DIC et en CO2 dissous, issu de la dissolution des carbonates par le CO2 du sol. Les eaux souterraines alimentent les eaux de surface, soit directement soit à travers les zones ripariennes. Dans ces dernières, riches en matière organique mais aussi en nutriments et en particulier en nitrates, la respiration et la dénitrification augmentent encore le carbone inorganique dissous. A leur arrivée dans les eaux de surface, ces eaux souterraines et ripariennes riches en carbone inorganique et en CO2 dégazent.
Un modèle parcimonieux de bilan de masse a été construit pour calculer les évolutions du pH, du DIC et du δ13C-DIC dans le continuum zone non saturée-zone saturée et dans les zones ripariennes. Le modèle reproduit au premier ordre les tendances générales des données de terrain. Le modèle permet également de discuter de l’apport de la mesure de la composition isotopique du carbone inorganique, relativement simple à réaliser, mais surtout d’alcalinité, dans les zones ripariennes, pour confirmer la présence de dénitrification identifiée par la baisse des teneurs en nitrates. Le signal isotopique ne semble pas être conservé dans les eaux de surface.


Points clefs
✓ Apports du δ13C-DIC pour identifier les processus liés au carbone inorganique
✓ Dissolution des carbonates dans les aquifères par le CO2 du sol, minéralisation de matière organique dans le sol et les zones ripariennes, dégazage de CO2 dans les eaux de surface
✓ Identification de la présence de dénitrification dans les zones ripariennes en combinant teneurs en nitrates et alcalinité, mais sans apport du δ13C-DIC

sophie.guillon@mines-paristech.fr

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