identifier: Cottin, Antoine  (2008). Adaptation du SHOALS à la cartographie sédimentaire côtière peu profonde dans la Baie des Chaleurs, Québec, Canada.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de la terre, 283 p.

subject:
SHOALS
LIDAR
bathymétrie
hydrodynamique
cartographie sédimentaire côtière
Baie des Chaleurs

abstract:
Ce travail a pour but d'adapter un LiDAR (Light Detection And Ranging) bathymétrique, le SHOALS d'Optech, à la
cartographie sédimentaire des zones côtières peu profondes en se basant uniquement sur
les données du SHOALS. Ce système LiDAR émet à partir d'un support aéroporté, un
double faisceau laser, un bleu-vert (532 nm) et un infra-rouge (1064 nm), qui ont pour
vocation respective, de détecter les fonds marins et de localiser la surface du plan d'eau.
Les LiDAR bathymétriques aéroportés assurent un relevé conjoint des zones terrestres et
des premiers mètres des zones marines en évitant les zones où la navigation est
hasardeuse voir impossible.
Pour réaliser cette adaptation, trois axes de recherches sont développés et portent sur :
l'étude bathymétrique, l'étude des corps sédimentaires et des processus hydrodynamiques
associés et la cartographie sédimentaire proprement dite.
Les sites d'études sont localisés sur la côte nord de la baie des Chaleurs dans les localités
de Saint-Siméon-Bonaventure et Paspébiac qui représentent deux types d'environnements
silico-clastique côtiers, de faible énergie et de moyenne énergie. Le matériel silico-clastique
est composé de grès rouges fluviatiles et deltaïques d'environnement semi-aride
constitués principalement de particules clastiques grossières de type conglomérats, grès,
sitlstones et mudstones.
Ce travail a nécessité le développement sous IDL d'un objet informatique indispensable à
la lecture, à l'utilisation et à la visualisation des données SHOALS utilisées pour ce
projet. Les méthodes d'analyse de la bathymétrie et des corps sédimentaires se basent sur
des profils d'élévation réalisés sur les modèles bathymétriques obtenus avec le SHOALS.
A partir de ces profils, des amplitudes, des épaisseurs, des directions et des orientations
sont déterminées. La méthode de cartographie sédimentaire s'appuie sur une triple
analyse des données SHOALS qui consistent en une modélisation du signal de retour du
fond par une gaussienne et d'en déterminer ses paramètres (sa moyenne, son écart type et
son poids dans le mélange), en une analyse morphologique du signal de retour du fond
suite à son extraction (amplitude, longueur et angle) et un filtrage de différents
paramètres (rugosité, densité de points, pente) du fond marin.
L'étude des données bathymétriques du SHOALS montre qu'il est possible de réaliser
des cartes bathymétriques rapidement. En outre, la précision des données de LiDAR
bathymétrique est supérieure à la capacité cartographique et permet donc de mettre en
évidence des structures sédimentaires et géologiques de taille décimétrique.
De plus, la comparaison bathymétrique des données du SHOALS avec d'autres sources
montre des degrés de corrélations variables. Les corps sédimentaires et les processus
hydrodynamiques se traduisent par des zones d'érosion, des flèches sableuses, des barres
d'avant côte, des champs de dunes ou encore des chenaux fluviatiles et leur remplissage.
De plus, l'empilement vertical de ces différentes structures permet de proposer une
chronologie de mise en place, utile pour connaître l'évolution à court terme du système,
qui est basée sur les relations topographiques et géométriques des différentes structures
morpho-sédimentaires.
Les cartes sédimentaires, obtenues à partir des méthodes d'analyses développées, sont
cohérentes, dans la majorité des cas, avec les investigations de terrain.
Les résultats obtenus à l'issue de ce travail démontrent l'apport majeur de l'utilisation des
données de LiDAR bathymétrique pour l'étude et le suivi des zones côtières peu
profondes, que ce soit dans des applications de cartographie bathymétriques à haute
résolution, de cartographie des corps sédimentaires et de leur dynamique et de
cartographie et de caractérisation de faciès sédimentaires.


identifier: Coudert, Lucie  (2013). Décontamination de déchets de bois traité à base de composés cuivrés en vue de leur revalorisation.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 320 p.

type:
Thèse
Non évalué par les pairs

subject:
valorisation des déchets
bois traité
composés métalliques
métaux
décontamination
cuivre alcalin quaternaire
azole de cuivre
cuivre micronisé alcalin quaternaire
arséniate de cuivre chromaté

abstract:
Soumis aux conditions extérieures, le bois est sujet à la dégradation en raison des possibles
attaques menées par les organismes vivants (microorganismes, champignons, insectes) ainsi
que par les rayons UV du soleil. Depuis de nombreuses années, le cuivre est utilisé comme
agent de préservation pour retarder ou empêcher cette dégradation. Depuis les années 1970,
l'Arséniate de Cuivre Chromaté (ACC) est l'un des agents de préservation du bois les plus
répandus à travers le monde. Depuis son interdiction de commercialisation à des fins
résidentielles en 2004 en Amérique du Nord, d'autres agents de préservation à base de
composés cuivrés ont vu le jour: Cuivre alcalin quaternaire (CAQ), Azole de cuivre (AC) et
Cuivre micronisé (MiCu : MCA (co-biocide = azole) ou MCQ (co-biocide = amine quaternaire))"
De nos jours, les modes de gestion prépondérants des déchets de bois traité sont
l'enfouissement et l'incinération. Au cours de ces dernières années, la gestion des déchets de
bois traité est devenue un challenge environnemental et politique en raison des risques de
lixiviation des métaux lors de l'enfouissement et de l'émission de gaz toxiques ainsi que la
production de cendres contaminées en métaux lors de l'incinération. Le durcissement des
réglementations ainsi que l'augmentation des coûts liés à ces modes de gestion encourage le
développement de nouvelles filières de traitement des déchets de bois traité orientées vers le
recyclage et la valorisation. Plusieurs technologies de remédiation des déchets de bois traité
basées sur des procédés physiques, biologiques et/ou chimiques ont été testées en laboratoire.
La réalisation de ce projet de recherche a permis d'approfondir les connaissances théoriques et
techniques requises pour développer une technologie de remédiation des déchets de bois traité
en vue de son application à une échelle industrielle. Selon les résultats obtenus, le procédé de
remédiation développé s'avère performant (capable de réduire les teneurs en contaminants
dans les déchets de bois traité à un niveau acceptable pour une valorisation), robuste
(applicable aux différents déchets de bois traité à l'ACC, au CAQ, à l'AC et au MCQ) et
économique (utilisation de produits chimiques peu coûteux, recirculation des eaux de procédé).
Les teneurs en métaux mesurées dans les différents échantillons de bois traité se situent dans
les gammes suivantes: 4 170 à 7740 mg As.kg⁻¹, 4330 à 9570 mg Cr.kg⁻¹ et 2840 à
5740 mg CU.kg⁻¹ pour les bois traités à l'ACC et 1 190 à 6430 mg CU.kg⁻¹ pour les bois traités
au CAQ, à l'AC et au MCQ.
Les essais effectués, à l'échelle laboratoire, sur les différents déchets de bois traité à l'ACC ont
permis d'observer l'influence de la teneur initiale et du temps écoulé entre l'application del'agent de préservation et la remédiation sur l'efficacité du procédé de solubilisation des métaux.
Ces essais ont également permis de définir les conditions optimales de solubilisation des
métaux en termes d'efficacité et de coûts opératoires pour chacun des déchets de bois traité à
l'ACC étudiés. La lixiviation acide des déchets de bois traité à l'ACC pendant 2 h à 75°C en
présence d'acide sulfurique (0,2 à 0,5 N) avec trois cycles de lixiviation permet l'enlèvement de
plus de 87% de l'As, 70% du Cr et 76% du Cu.
Par la suite, ce procédé de remédiation a été appliqué aux agents de préservation du bois de
remplacement, à savoir les bois traités au CAQ, à l'AC et au MCQ afin d'évaluer l'efficacité de
solubilisation du cuivre. L'optimisation du procédé de lixiviation chimique par la méthodologie
des plans d'expériences a permis d'optimiser, en termes d'efficacité de solubilisation du cuivre
et des coûts opératoires, les différents paramètres inhérents à ce procédé: concentration en
acide sulfurique, température, nombre et durée des étapes de lixiviation. La lixiviation acide des
bois traités au CAQ, à l'AC et au MCQ pendant 2 h 40 min à 20°C en présence d'acide
sulfurique (0,13 N) avec trois cycles de lixiviation permet la solubilisation de 90 à 93% du cuivre.

Divers procédés chimiques de traitement des effluents ont été étudiés afin de permettre le rejet
des effluents dans les égouts ou leur recirculation dans le procédé de remédiation sans perte
d'efficacité. Le traitement par précipitation-coagulation en présence de chlorure ferrique et
d'hydroxyde de sodium (pH 7) s'avère très performant avec des teneurs finales inférieures à
1 mg As.L⁻¹, 5 mg Cr et CU.L⁻¹ et des coûts estimés à 10,2 $CAN.m⁻³. Les essais de
récupération du cuivre par électrodéposition à 3 A pendant 90 min ont permis de déposer 87%
du Cu présent dans les effluents. Le traitement par échange ionique sur une résine chélatante
(Dowex M4195) a permis, quant-à-Iui, la récupération de 99% du Cu présent dans les effluents
à l'échelle pilote.
Pour réduire les coûts du procédé de lixiviation chimique, des essais de remédiation ont été
réalisés en contre-courant avec recirculation des effluents. Les résultats ont permis de montrer
l'applicabilité d'un tel procédé en contre-courant sans perte d'efficacité de solubilisation des
métaux. La remédiation des déchets de bois traité en contre-courant permet de réduire les
coûts de remédiation à 270 CAN $.tbt⁻¹, soit une réduction de 68%.
Les résultats encourageants de remédiation des bois traités ont encouragé le développement
d'une échelle pilote (12 kg de bois). La performance, la reproductibilité ainsi que la robustesse
du procédé de remédiation ont été étudiées à l'échelle pilote sur l'ensemble des déchets de
bois traité avec des rendements de solubilisation avoisinant 98% pour As, 89% pour Cr et 95%
pour Cu.


identifier: Couillard, Yves  (1993). La métallothionéine dans le bivalve d'eau douce Anodonta grandis : études in situ du rôle de cette protéine dans la détoxification des métaux traces et son évaluation comme indicateur biochimique.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 218 p.

subject:
métallothionéine
bivalve d'eau douce
Anodonta grandis
protéine
détoxification
métaux traces
indicateur biochimique
invertébré benthique
milieu contaminé

abstract:
Les mollusques marins et d'eau douce sont reconnus pour leur capacité de bioconcentrer les
métaux traces de leur environnement. Leur tolérance à des charges internes élevées de métaux a été
attribuée à l'existence d'un mécanisme de détoxification impliquant la capture des espèces métalliques
diffusant dans le cytosol par des ligands dédiés à cette fonction. Une candidate possible à cette
fonction s'avère être la métallothionéine (MT). TI s'agit d'une protéine de faible poids moléculaire,
riche en cystéine, complexant fortement les ions des métaux appartenant aux groupes fi et lm. Bien
que les métallothionéines aient été abondamment étudiées en laboratoire, depuis plus de trente ans, et
d'autre part, considérant l'ampleur du problème de contamination des milieux aquatiques par les
substances toxiques, il est surprenant de constater le peu de connaissances que nous avons sur le
comportement de ces protéines chez les organismes aquatiques dans leur milieu naturel. Ce projet
s'est voulu une contribution à l'étude des MT en environnement naturel. Les objectifs généraux ont été
d'élucider le mécanisme de détoxification impliquant la métallothionéine qui prévaut chez le bivalve
d'eau douce Anodonta grandis vivant en milieu contaminé, et d'évaluer le potentiel qu'offre cette
protéine comme indicateur biochimique précoce d'exposition et de stress in situ causé par les métaux
traces.
La première partie de ce projet comportait une étude multi-Iacustre. Des sédiments superficiels
oxyques, les eaux sus-jacentes à ces sédiments et des spécimens d'A. grandis ont été prélevés à onze
sites lacustres littoraux localisés au long d'un gradient géochimique de pH, de [Cd], de [Cu] et de
[Zn]. La région d'étude de Rouyn-Noranda (nord-ouest québécois) est influencée par des activités
minières et de fonte de métaux. Les concentrations de MT dans les branchies, les restes et l'organisme
entier étaient significativement correlées (P < 0.01) avec les concentrations tissulaires de Cd. En
contraste, les corrélations entre les [MT] et les niveaux de Cu ou de Zn restaient faibles ou nulles. Les
variations inter-sites des concentrations de MT étaient le mieux reliées avec les concentrations de l'ion
libre Cd²⁺ à l'interface eau-sédiment, telles qu'estimées à partir des équilibres de sorption eau-
sédiment. Les relations entre les niveaux de métallothionéine et les concentrations totales de métaux
dissous au moment de leurs prélèvements, et entre les concentrations sédimentaires de métaux extraits
par NH₂0H.HCI, étaient inexistantes. Ces résultats appuient l'hypothèse initiale de cette étude, à
savoir que les concentrations tissulaires de métallothionéine répondent de façon dépendante à une
disponibilité accrue de métal (dans ce cas le Cd) dans l'environnement, telle que définie par la
concentration de l'ion libre Cd²⁺.
La seconde partie de ce projet a consisté en une transplantation de spécimens d'A. grandis d'un
lac relativement peu contaminé vers un lac très contaminé en Cd et en Zn. Ces lacs affichaient
vraisemblablement des conditions écologiques semblables. Cette expérience s'est déroulée de nouveau
dans la région de Rouyn-Noranda et s'est étendue sur 400 jours. Nous en avons tiré une évaluation
préliminaire de la métallothionéine du bivalve A. grandis comme indicateur biochimique, en nous
guidant sur des critères bien établis pour ce genre d'indicateur.
Les bivalves transplantés vers le lac le plus contaminé montrèrent un accroissement lent de
métallothionéine dans le temps; cet accroissement était correlé avec une augmentation tout aussi lente
des concentrations tissulaires de cadmium. Rappelons que cette relation concentration-réponse pour
le Cd a été également observée lors de l'étude inter-lacustre.
Les variations saisonnières des concentrations de MT dans les bivalves témoins (laissés dans leurs
lacs d'origine) étaient modestes, en comparaison avec la hausse régulières en [MT] observée avec les
bivalves transplantés. Le tout suggère que les caractéristiques inhérentes à la biologie et à la
physiologie d'A. grandis (ex: croissance et développement, reproduction, nutrition) sont moins
importantes que les changements en biodisponibilité des métaux traces comme sources de variations
des [MT].
Après 400 jours, l'apparition de symptômes de toxicité cellulaire dans les branchies des
mollusques transplantés (dégradation oxydative des membranes, homéostasie cellulaire du Ca
perturbée, détérioration des indices de condition) coïncida avec l'association du Cd avec des ligands
de faible poids moléculaire dans le cytosol branchial. Le déclenchement de ces événements cellulaires
suggère un rôle central pour la MT dans la détoxification des métaux et dans le maintien en santé des
bivalves dans leur environnement naturel.
Des effets toxiques au niveau de l'organisme et de la population furent également décelés. Les
stades larvaires en développement dans les marsupiums branchiaux des bivalves du lac le plus pollué
étaient apparemment affectés par un stress induit par le Cd alors que les adultes du même lac ne
semblaient pas être accablés par quelqu'effet toxique.
Les connaissances acquises lors de ce projet ont permis de mieux apprécier le potentiel qu'offre la
métallothionéine comme indicateur biochimique d'exposition et de toxicité provoquée par les métaux
traces toxiques en milieu naturel. Les résultats sont encourageants à cet égard mais conservent un
caractère préliminaire; à notre connaissance, peu d'évaluations systématiques in situ de ce genre ont
été rapportées dans la littérature. Afin d'exploiter la métallothionéine comme indicateur prédicteur
d'exposition et de toxicité, il sera nécessaire d'obtenir une compréhension plus profonde de ses
fonctions physiologiques normales et du mécanisme de détoxification dont elle fait partie, dans
l'environnement naturel. Ces études devront être effectuées sur l'organisme biomoniteur proposé.


identifier: Couture, Guillaume  (1997). Hydrogéochimie d'eaux souterraines dans la ceinture métasédimentaire centrale de la province géologique du Grenville, Québec.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de la terre, 122 p.

subject:
cartographie géologique
qualité
hydrogéochimie
eaux souterraines
ceinture métasédimentaire
puits d'alimentation domestique
roche
géologie
hydrogéologie
pédologie
province de Grenville

abstract:
La transcription des symboles et des caractères spéciaux utilisés dans la version originale de
ce résumé n’a pas été possible en raison de limitations techniques. La version correcte de ce
résumé peut être lue en PDF.

Les roches sont susceptibles de conférer une signature géochimique aux eaux
souterraines qui y circulent. Ainsi, si la qualité de l'eau peut être influencée par un type de roche
particulier, la géologie peut devenir un indicateur de salubrité. La région au sud-est de Mont-Laurier est
particulièrement intéressante pour tester cette hypothèse, en raison des importants
contrastes lithologiques qu'on y retrouve.
L'analyse de 157 échantillons d'eaux souterraines révèle que les ions dominants sont de
loin Ca²⁺ (3,03 à 48,3 % eq) et HC03- (0,959 à 48,1 % eq). Ces concentrations semblent
initialement sans rapport avec la roche-source. Les relations existant entre les autres éléments
majeurs (Na⁺, K⁺, Mg²⁺, SO42- et C1⁻) ainsi que Fe²⁺, Sr²⁺ et Al³⁺ deviennent plus systématiques
si la composition chimique de l'eau est considérée en fonction de quatre grandes familles de
roches: les gneiss, les marbres, les intrusions granitoïdes et les intrusions alcalines potassiques.
Selon ces regroupements d'effectifs, on discerne une alcalinité, des concentrations de HC03- et
un pH plus élevés dans les marbres. Ces paramètres décroissent lorsque l'on passe des gneiss
aux intrusions granitoïdes et enfin, aux intrusions alcalines potassiques. Dans tous les cas, on
note une nette covariation (1) de F⁻, K⁺, Mg²⁺, Mn²⁺, Na⁺, SO42- et Sr²⁺de même que (2) de
Ba²⁺ et Cu²⁺. Le premier groupe est systématiquement enrichi dans les eaux plus alcalines, et le
second, appauvri. L'aluminium quant à lui ne semble être un discriminant que dans les eaux des
suites intrusives potassiques.
La signature géochimique en éléments traces se trouve considérablement affaiblie, voire
oblitérée, lorsque comparée à celle des roches-sources. Leur propagation se trouve sans doute
ralentie par des phénomènes d'adsorption/désorption ainsi que par la précipitation et
coprécipitation, processus qui jouent ainsi un rôle important dans la composition chimique de
l'eau potable. Par ailleurs, le temps de contact roche-eau, facteur important dans l'acquisition
du contenu dissous, semble réduit dans nos localités d'échantillonnage. En effet, les niveaux de
180 reflètent ceux des précipitations locales, plutôt que d'être appauvris par l'échange avec
l'oxygène minéral. Dans le même sens, les âges ³H indiquent que les eaux sont généralement
postérieures à 1953. L'ensemble de ces mécanismes concoure à oblitérer toute signature
géochimique particulière qui permettrait d'associer la composition de l'eau souterraine à une ou
plusieurs lithologies particulières.


identifier: Couture, Raoul-Marie  (2010). Modélisation de la diagenèse précoce de l'arsenic en milieu lacustre.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 204 p.

subject:
modélisation
diagenèse précoce
arsenic
milieu lacustre
sédiment
As
contamination

abstract:
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ce résumé n’a pas été possible en raison de limitations techniques. La version correcte de ce
résumé peut être lue en PDF.

Cette recherche avait pour but: i) de déterminer les taux nets des réactions impliquant
l'arsenic (As) dans les sédiments lacustres lors de la diagenèse précoce, ii) d'identifier les
réactions qui contrôlent sa mobilité et d'en déterminer les vitesses, Hi) de reconstituer les
variations historiques de la contamination de l'atmosphère par l'As en utilisant les sédiments
comme archives environnementales et iv) de modéliser le couplage géochimique arsenic-
oxygène-carbone-fer-soufre pour prédire la capacité des sédiments à séquestrer l'As.
L'étude a porté sur deux lacs du Bouclier canadien et deux lacs des Appalaches, dont
les bassins versants sont peu perturbés par l'activité humaine. Dans chacun des lacs, les
distributions verticales du pH et des concentrations en As, Fe, Mn, sulfure (∑S-II), soufre zéro-
valent(∑S0), cations majeurs (Na, K, Mg et Ca), anions majeurs (F⁻, C1⁻, SO2*4, et NO⁻3), C
organique et C inorganique ont été déterminées dans l'eau interstitielle des sédiments. Les
activités en 210Pb et l37Cs et les teneurs en As, Fe, Mn, Al, S total, S inorganique réduit et C
organique ont aussi été déterminées dans des carottes de sédiments prélevées aux mêmes sites.
Les sédiments d'un des lacs ont en outre été incubés dans le but de mesurer les vitesses de
dégradation de la matière organique.
Les profils d'As dissous ont d'abord été interprétés à l'aide d'un modèle cinétique
inverse afin de dévoiler les taux nets des réactions dans lesquelles l'As est impliqué et pour
définir objectivement les couches sédimentaires où elles se produisent. Les réactions
susceptibles de survenir ont ensuite été identifiées à l'aide de calculs thermodynamiques
considérant l'ensemble du jeu de données géochimiques. Ces informations ont permis
d'émettre des hypothèses plausibles sur les réactions qui séquestrent ou remobilisent l'As dans
les sédiments, puis de calculer leurs constantes de vitesse.
Dans les sédiments où se forment des oxyhydroxydes de Fe, la mobilité de l'As est
contrôlée par son adsorption sur ces phases minérales. Nous avons déterminé que cette
réaction est relativement lente en milieu naturel, contrairement à ce qui est généralement
observé en laboratoire. Dans les eaux où l'on retrouve des sulfures, l'As dissous est fixé en
phase solide par adsorption sur les sulfures de Fe. Nos calculs, fondés sur un ensemble de
constantes thermodynamiques nouvellement proposé dans la littérature, suggèrent que la
transformation de l'arsénite (HA₃s¹¹¹O°₃ en oxythioarséniates (HxAsvSnOx-3 4-n) favorise la
séquestration de l'As dans les sédiments. Des études en laboratoire devront être entreprises
pour vérifier que cette réaction est bel et bien possible et si elle doit être incluse dans les
modèles de la diagenèse de l'As dans les sédiments.
Nous avons ensuite comparé les profils d'As dans les sédiments de deux bassins
adjacents dans un même lac; l'un dont la colonne d'eau est oxygénée en permanence et l'autre
dont l'hypolimnion est saisonnièrement anoxique. Les résultats révèlent que la stratigraphie de
l'As était très différente dans sédiments des deux bassins, en raison de la présence abondante
d'oxyhydroxydes de Fe dans les sédiments du bassin dont l'hypolimnion est oxygéné en
permanence. Les taux nets des réactions de l'As estimés précédemment ont servi à quantifier
la redistribution post-dépôt de l'As et à corriger les enregistrements sédimentaires. En
appliquant ensuite une correction basée sur l'inventaire du 210Pb mesuré, normalisé à
l'inventaire du 210Pb atmosphérique, on a pu réconcilier les variations chronologiques du flux
de l'As atmosphérique vers les deux bassins. Les apports d'As atmosphérique dans la région
de Québec ont culminé vers 1950, en raison de l'usage domestique du charbon comme source
d'énergie pour le chauffage des habitations. Nous avons également appliqué cette méthode
aux profils d'As mesurés dans les sédiments des lacs de la région des Appalaches, ce qui a
permis de révéler que l'influence de la fonderie de métaux de Murdochville sur la
contamination de l'atmosphère par l'As était maximale vers 1980.
Enfin, les informations sur les réactions de l'As et sur la chronologie de son dépôt
atmosphérique ont permis d'établir respectivement les paramètres cinétiques et les conditions
limites d'un modèle de transport-réaction direct. La calibration du modèle a été effectuée en
utilisant les données du bassin oxygéné du Lac Tantaré. Le modèle a été utilisé pour
interpréter les profils d'As dans l'eau interstitielle et les sédiments et pour simuler le
comportement de l'As lors de changements environnementaux. En particulier, le modèle a
révélé que la contamination de l'atmosphère en SO2-4, à l'origine des pluies acides, a
vraisemblablement augmenté la capacité des sédiments dans des lacs du Québec à séquestrer
l'As en favorisant la formation de sulfures de Fe. L'adsorption de l'As sur les sulfures de Fe
permettrait l'enfouissement de ~10% de l'As actuellement déposé à l'interface eau-sédiment
au site d'étude. Le modèle prédit que ~15% de l'As déposé est maintenu captif dans la boucle
rédox associée au recyclage de Fe(OH)₃(s) près de l'interface eau-sédiment, alors que ~75%
est retourné vers les eaux sus-jacentes sous forme dissoute et ce, en dépit de la présence d'une
couche d'oxyhydroxydes de Fe dans les sédiments de surface.


identifier: Couture, Suzanne  (1990). La neige et la pollution atmosphérique : utilisation de la théorie de Kubelka-Munk pour établir un rapport entre l'albédo de la neige et la matière particulaire.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 86 p.

subject:
couvert de neige
pollution atmosphérique
matière particulaire
théorie de Kubelka-Munk

abstract:
L'objectif de recherche de cette thèse est d'utiliser la théories de Kubelka-Munk
pour déterminer les concentrations de matière particulaire dans le couvert de neige.
La théorie de Kubelka-Munk met en équation la réflexion de la lumière sur un substrat
qui, dans notre cas, est la neige. L'interaction de la lumière avec la neige dépend de
la taille des cristaux de neige, de l'angle zénithal du soleil, du couvert nuageux, de
l'épaisseur du couvert de neige et de la présence d'impuretés dans le couvert de
neige.
L'albédo de la neige a été mesuré "in situ" sur des couverts de neige d'épaisseur
semi-infini où les concentrations de matière particulaire variaient. Des échantillons de
neige ont été recueillis et analysés pour leur contenu en impuretés.
Le coefficient d'absorption de la lumière par le couvert de neige, tel que calculé
selon la théorie de Kubelka-Munk, montre une bonne relation linéaire avec les
concentrations d'impuretés. Ces travaux démontrent qu'il est possible d'évaluer le
contenu en matière particulaire par l'entremise des mesures d'albédo de la neige sur
une échelle régionale, et ceci, suite à une initialisation du coefficient d'absorption des
impuretés.

Abstract

The objective of the research project was to apply the theory of Kubelka-Munk
to snow in order to determine the in-pack concentrations of particulate impurities. The
theory of Kubelka-Munk describes the reflection of light from a substrat (in this case the
albedo of snow) which is dependant on such factors as crystal size, sun zenithal angle,
cloud cover, snow depth and the presence of impurities.
The albedo was measured in situ and snow samples were taken for the analysis
of particulate matter. The absorption coefficient of light within the snowpack as
calculated by the theory of Kubelka-Munk shows a close linear relationship with the
impurities concentrations.
The results show thatit is now possible to evaluate the particulate impurities
content of snow over regional scales by measurements of albedo, with however, the
caveat that a value for the absorption coefficient of the impurities be assigned
beforehand.


identifier: Craig, Albert  (1997). La bioaccumulation du cadmium chez la larve de l'insecte aquatique Chironomus staegeri Lundbeck: distribution interne et mécanisme d'entrée.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 136 p.

subject:
cadmium
métal
accumulation
localisation
autoradiographie
régime d'exposition
insecte
prise en charge
canal calcique
calcium
bioaccumulation
larve
Chironomus staegeri Lundbeck

abstract:
Les arthropodes tels que l’insecte Chironomus sp. sont souvent employés pour tester la
toxicité aiguë des polluants présent dans l’eau. Cependant, ces insectes benthiques peuvent
aussi accumuler des contaminants des sédiments qu’ils habitent. Il existe peu d’information
sur l’influence du vecteur du polluant ni de la durée d’exposition sur l’accumulation et la
distribution des contaminants chez les insectes. Nous avons employé l’autoradiographie à
corps entier («whole-body autoradiography ») pour déterminer la localisation détaillée du
cadmium (Cd) dans l’animal. Nous avons exposé des larves de quatrième stade larvaire de
Chironomus staegeri Lundbeck à 10 nM de Cd dans des microcosmes sous deux régimes
d’exposition: (i) à court terme dans l’eau seulement (5 jours) ou (ii) à long terme dans l’eau et le sédiment (140 jours). La microautoradiographie d’animaux entiers a démontré que le tractus digestif était l’organe principal d’accumulation du Cd sous les deux régimes d’exposition. La majorité du Cd était confinée à une petite section de l’intestin moyen, suggérant que la prise en charge du Cd se fait là.
La localisation du Cd dans les larves nous a amené à étudier le mécanisme de la prise en
charge du cadmium (Cd) chez les larves de C. staegeri. Nous avons exposé pendant trois
jours les larves à 50 nM de Cd dans l’eau seulement. Nous avons mesuré l’effet de la
concentration de Ca (0.1-10 mM Ca) ainsi que l’effet des bloqueurs de canaux calciques,
le lanthane (La) (10 µM et 100 µM) et le verapamil (100 µM et 300 µM), sur
l’accumulation du Cd. Des concentrations de Ca élevées ont inhibé significativement l’accumulation du Cd par les larves (de 46% à 88%). Un modèle théorique simple des interactions Cd-Ca au site de prise en charge concorde bien avec nos observations.  L’accumulation du Cd était inhibée significativement et en fonction des concentrations de La (73% et 92%) et de verapamil (59% et 85%). Nos résultats suggèrent que le Cd entre dans ces insectes par des canaux calciques.


identifier: Croisetière, Louis  (2007). Développement d'un modèle pour l'utilisation de l'invertébré benthique Sialis comme biomoniteur pour l'estimation de la disponibilité des métaux traces en milieu aquatique.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 136 p.

subject:
Invertébré benthique sialis
biomoniteur
métaux traces
milieu aquatique
nourriture
alimentation
sédiment
réseaux trophiques
isotopes stables
soufre
poisson
lac
chaînes trophiques

abstract:
La transcription des symboles et des caractères spéciaux utilisés dans la version originale de
ce résumé n’a pas été possible en raison de limitations techniques. La version correcte de ce
résumé peut être lue en PDF.

L’extraction et le traitement des métaux ont mené à un accroissement de leurs concentrations qui se retrouvent dans plusieurs systèmes aquatiques. Les organismes qui vivent dans ces milieux se retrouvent parfois affectés par l’augmentation de ces concentrations. L’exposition des organismes aquatiques est cependant difficile à caractériser car plusieurs variables influencent la disponibilité des métaux pour les organismes vivants. La mesure de ces concentrations au sein d’un organisme choisi permet d’intégrer tous ces paramètres en une seule mesure.  L’organisme alors sélectionné pour représenter un compartiment du système est un biomoniteur et son utilisation permet d’estimer l’exposition des organismes dans un système aquatique donné.
Les métaux sédimentaires représentent souvent une fraction très importante des métaux qui se retrouvent en milieu aquatique. Cependant, l’exposition de ces organismes à ces métaux est relativement peu comprise, bien qu’elle ait été étudiée sous plusieurs aspects au fil des années. L’invertébré benthique Sialis a été proposé comme biomoniteur des métaux sédimentaires et la mesure des métaux au sein de cet organisme pourrait mener à une estimation plus précise de l’exposition aux métaux sédimentaires. Cependant, des variables importantes se doivent d’être étudiées pour relier la concentration de métaux tissulaires d’un organisme à la concentration des métaux disponibles dans le milieu. Lorsque plusieurs paramètres de prise en charge des métaux sont connus chez un biomoniteur, un modèle peut être établi pour relier avec précision les concentrations mesurées au sein de cet organisme à la concentration des métaux biodisponibles.
Parmi les paramètres importants à connaître dans l’estimation de l’exposition, on
retrouve la route de prise en charge des métaux. Dans le cas des organismes
prédateurs comme Sialis, il importe de connaître si la diète constitue ou non la
source principale de métaux accumulés pour modéliser correctement les
interactions avec le milieu. Lors de nos expériences, nous avons alterné les voies
d’exposition (eau vs nourriture) et nous avons démontré que la diète est très
mportante dans l’accumulation de plusieurs éléments (Cd, Co, Cu, Ni, Pb, Zn) chez Sialis. L’intégration de nos résultats expérimentaux à un modèle de bioaccumulation nous a montré que la nourriture constituait pratiquement la source exclusive de ces métaux pour Sialis.
Avec une telle importance de la nourriture comme source de métaux, il devenait donc impératif d’amasser plus d’informations sur la diète de Sialis. La relation entre Sialis et son milieu semble se faire par l’entremise de ses proies. Le comportement alimentaire des proies a donc une incidence directe sur l’exposition de Sialis aux éléments traces. Ainsi nous avons déterminé si notre biomoniteur avait une relation plus étroite avec la colonne d’eau ou le sédiment d’un point de vue énergétique. Considérant que les métaux proviennent de la nourriture, nous avons intégré cette information dans le modèle reliant Sialis à son milieu. Pour étudier cette relation énergétique, nous avons utilisé les ratios isotopiques de soufre (δ34S) comme traceur et avons déterminé que Sialis tire, par le biais de ses proies, son énergie du compartiment sédimentaire des lacs. A partir de ces résultats, nous avons donc considéré que les concentrations de métaux mesurées dans Sialis devaient représenter les concentrations sédimentaires plutôt que celles de la colonne d’eau. Le développement de l’utilisation du ratio δ34S pour cette fin a aussi permis de révéler le potentiel de cet outil pour l’étude des échanges énergétiques au sein d’écosystèmes lacustres complets. L’utilisation de cette signature peut révéler l’importance énergétique du compartiment sédimentaire pour une gamme d’organismes allant des détritivores aux prédateurs terminaux des systèmes étudiés.  Les signatures de soufre on révélé la très grande importance du compartiment sédimentaire pour un prédateur comme le Grand Brochet, qui tire jusqu’à 42% de son énergie de ce compartiment par l’entremise de ses proies.
Pour mettre à l’essai le biomoniteur, nous avons visité 10 lacs situés en région
minière (Rouyn-Noranda, QC et Sudbury, ON) dans lesquels nous avons prélevé
des échantillons de Sialis et de sédiments anoxiques. Nous avons alors utilisé deux
méthodes d’extractions différentes qui devaient représenter la concentration de
métaux plus ‘disponibles’ dans les sédiments et nous avons tenté de relier ces
valeurs aux concentrations tissulaires de métaux mesurées dans Sialis. Une
corrélation satisfaisante a été obtenue pour le nickel et le cobalt seulement. Pour les autres éléments, l’exposition sédimentaire n’a pu mener à la prédiction des concentrations mesurées dans Sialis. Cependant, ces résultats n’indiquent pas la difficulté de Sialis à représenter les concentrations de métaux biodisponibles mais plutôt la difficulté d’estimer cette fraction des métaux dans les sédiments pour les relier à une réponse biologique donnée.


identifier: Croteau, Anne  (2006). Détermination de la distribution spatiale et temporelle de la recharge à l'aquifère régional transfrontalier du bassin versant de la rivière Châteauguay, Québec et États-Unis.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de la terre, 345 p.

subject:
distribution spatiale
distribution temporelle
recharge à l'aquifère
bassin versant
eau souterraine
hydrologie
hydraulique
rivière Châteauguay

abstract:
Le bassin versant de la rivière Châteauguay se situe au sud de Montréal et chevauche le
Canada et les États-Unis. Il couvre une superficie de 2 543 km²,  dont 57% est localisé
dans la portion québécoise et l'autre partie se trouve dans l'état de New-York. Cette
région appartient à la province physiographique de la Plate-Forme du St-Laurent. Elle est
limitée au sud par les montagnes Adirondack et au nord par le fleuve St-Laurent. La
région est relativement peuplée avec environ 220 000 habitants qui dépendent fortement
des eaux souterraines comme source d'approvisionnement en eau potable. Le système
aquifère régional est constitué de roches sédimentaires fracturées datant du Paléozoïque et
est recouvert de sédiments meubles hétérogènes. Dans le cadre de l'étude de
l'hydrogéologie du bassin versant de la rivière Châteauguay, les distributions spatiales et
temporelles de la recharge directe à l'aquifère régional ont été estimées. La recharge
directe a été définie comme la quantité d'eau qui s'infiltre à travers les sédiments non
consolidés et atteint les unités aquifères régionales. L'estimation de la recharge constitue
une étape essentielle afin d'améliorer la connaissance et permettre le développement
durable de la ressource en eau souterraine.
Les taux quotidiens de renouvellement de l'eau souterraine, de l'évapotranspiration et des
ruissellements de surface et hypodermique ont été estimés à partir du modèle
d'infiltration HELP à base physique. Les paramètres d'entrée ont été intégrés à l'intérieur
d'une base de données relationnelle suivant un maillage de 250 m par de 250 m (47 616
mailles). Un système d'information géographique a été employé pour fournir les
distributions spatiales des propriétés physiques du sol, l'utilisation du sol, la couverture
végétale et les données climatiques. L'analyse de sensibilité réalisée a défini la
conductivité hydraulique saturée, le coefficient de ruissellement, la profondeur
d'évaporation et les propriétés de drainage comme les paramètres à prioriser pour
accroître la précision des simulations. La conductivité hydraulique des sédiments meubles
et du socle rocheux a été choisie comme principal paramètre de calage. Les composantes
du bilan hydrologique ont été calées à partir du ruissellement de surface et du débit de
base obtenus suite à la séparation des hydrogrammes de la rivière des Anglais et du
ruisseau Norton. L'évapotranspiration a également été calée à partir de la soustraction du
débit total de la rivière à la précipitation annuelle.
Pour la période de simulation de 39 ans (1963-2001), les résultats obtenus suggèrent une
recharge annuelle moyenne de 86 mm, lorsque distribuée uniformément. La recharge
moyenne représente 9% de la précipitation totale (943 mm) et varie annuellement entre
60 et 104 mm. L'évapotranspiration constitue la plus importante composante du bilan
hydrologique avec 52% alors que les ruissellements de surface et hypodermique totalisent
39% de la précipitation annuelle. Trois zones spécifiques ont été identifiées comme aires
de recharge majeures, soit le mont Covey Hill, Le Rocher et la colline de Huntingdon.
Dans ces régions, la recharge moyenne atteint jusqu'à 404 mm/an alors qu'elle est nulle
le long des principaux cours d'eau qui agissent comme zone d'émergence de l'eau
souterraine. Les zones de recharge majeure correspondent essentiellement à des hauts
topographiques et piézométriques et à des conditions libres de la nappe phréatique. La
distribution journalière du taux de recharge fait ressortir le printemps et l'automne comme
les saisons de recharge maximale. Ce résultat coïncide avec les variations temporelles des
débits de rivière et des niveaux d'eau observés dans les puits d'observation. Les
fluctuations annuelles de l'évapotranspiration et des ruissellements de surface et
hypodermique suivent les fluctuations de la précipitation annuelle tandis que la réponse
de la recharge est plutôt adoucie.
Le système calé a été soumis à deux scénarios distincts afin de simuler le comportement
du système aquifère sous des conditions climatiques extrêmes. Pour ce faire, les
conditions météorologiques des scénarios ont été reproduites à partir des données
climatiques de l'année la plus sèche (1964) et de l'année la plus humide (1972) répétées
sur 6 années consécutives. La recharge annuelle uniforme correspondante s'élève à
51 mm pour la période de sécheresse et à 99 mm pour le scénario humide. La distribution
spatiale de la différence entre la recharge moyenne et la recharge obtenue à partir des
scénarios a permis de définir les zones les plus sensibles aux périodes de faibles et de
fortes précipitations consécutives. Celles-ci correspondent aux aires de recharge
préférentielle. Finalement, deux études effectuées parallèlement à celle-ci ont permis de
valider les résultats obtenus. La signature géochimique des eaux souterraines a confirmé
la distribution spatiale de la recharge et le contrôle des sédiments meubles, représentés
par les contextes hydrogéologiques, sur les taux de recharge. L'intégration de la carte de
recharge comme une limite imposée dans le modèle numérique d'écoulement de l'eau
souterraine avec des efforts de calage limités a aussi supporté la validité de la recharge
estimée.

Abstract

The Châteauguay River watershed is located south of Montreal and straddles the Canada-
USA border. It covers 2 543 km², 57% in Québec and the remaining area is located in
upstate New York. The area belongs to the physiographic region of the Central
St. Lawrence Platform. It is limited to the south by the Adirondack Mountains and to the
north by the St. Lawrence River. This is a relatively densely populated region with about
220 000 inhabitants, strongly dependent on groundwater as a major source of water. The
regional aquifer system is constituted of sedimentary Paleozoic fractured rocks and is
overlain by heterogeneous unconsolidated sediments. The spatial and temporal
distributions of direct recharge rate to the regional aquifer system of the Châteauguay
River watershed were estimated. Direct recharge was defined as the amount of water that
percolates through unconsolidated sediments and reaches the regional aquifer system.
This was the first and essential step towards a quantitative assessment of the groundwater
resource and its sustainable development.
Daily groundwater renewal rates, evapotranspiration and surface and sub-surface runoffs
were estimated with the physically based HELP infiltration program. The input
parameters were integrated over a grid of 250 m by 250 m cells (47616 cells) with the
use of a relational database management system. A geographic information system was
used for the spatial distributions of the soil physical properties, the land use, the
vegetation coyer and climate data. The conducted sensitivity analysis identified the
saturated hydraulic conductivity, the curve number, the evaporation depth and the
drainage properties as most important parameters for accurate simulations. For the final
simulations, the hydraulic conductivity of the unconsolidated sediments and the bedrock
was selected as the main calibration parameter. The water balance components were
calibrated against runoff and baseflow contributions to hydrograph records of des Anglais
and Norton Rivers. Evapotranspiration was also calibrated as the difference between the
annual precipitation and the streamflow.
Average results over the simulated period of 39 years (1963-2001) indicate a uniform
annual recharge rate of 86 mm. The average recharge represents 9% of total precipitation
(943 mm) and varies year to year between 60 and 104 mm. Evapotranspiration is the most
important water balance component with 52%, whereas combined surface and subsurface
runoffs account for 39% of the precipitation. Three specifie regions within the
study area were identified as major recharge zones: Covey Hill, Le Rocher and
Huntingdon Hill. The average recharge reaches up to 404 mm/year in those regions
whereas it is nïl along major water streams as those areas are determined as no infiltration
zones. These zones correspond essentially to topographie and piezometrie heights and to
unconfined conditions of the regional aquifer system. Daïly distribution of recharge rate
indicates spring and fall as major recharge seasons. This temporal distribution of recharge
rates generally coincides with the variations of streamflow and the observed water levels
in the monitoring wells. The annual fluctuations of evapotranspiration and surface and
sub-surface runoffs follow closely the yearly precipitation fluctuations, whereas recharge
shows a damped response.
The calibrated model was used to simulate two scenarios of potential extreme climate
conditions. Drought conditions were simulated by repeating the driest year data for 6
consecutive years from the existing climate database (1964), whereas the wettest year
(1972) was used for the humid scenario. The corresponding uniform annual recharge rate
was 51 mm for the drought scenario and 99 mm for the humid period. The spatially
distributed difference between the average recharge and recharge obtained from the
scenarios defined the most sensitive zones to potential extreme climate conditions that
correspond to major recharge zones. Finally, recharge results were validated from two
paralleled studies. The groundwater geochemistry signature confirmed the location of
major recharge zones and the impact of unconsolidated sediments, identified from
hydrogeological conditions, on the recharge rates. The use ofthe estimated recharge rates
as a boundary flow condition imposed on top of the regional numerieal groundwater flow
model required limited calibration efforts and thus supported the validity of the recharge
estimation.


identifier: Croteau, Marie-Noële  (2002). Le biomoniteur Chaoborus: influence de la température et des variables biologiques sur la bioaccumulation du cadmium.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 205 p.

subject:
biomoniteur Chaoborus
température
variables biologiques
bioaccumulation
cadmium
larve
insecte

abstract:
Les activités industrielles ont contribué à disperser dans l'environnement lacustre
d'importantes quantités de contaminants inorganiques comme le cuivre, le zinc, le plomb, le
nickel et le cadmium. Ces métaux sont reconnus pour s'accumuler dans les organismes et
provoquer des effets toxiques pouvant nuire tant à leur développement qu'à leur survie. La
détermination du niveau de contamination en métaux des écosystèmes permet donc d'évaluer
les risques qu'encourent les organismes exposés. Or, il s'avère possible d'estimer le niveau de
contamination des systèmes lacustres en mesurant directement les concentrations de métal
dans les organismes aquatiques. Dans le cas du Cd, l'accumulation de ce métal par les larves
de l'insecte Chaoborus punctipennis peut être raisonnablement bien prédite par les
concentrations de Cd libre dans le milieu en se basant sur le modèle théorique de l'ion libre et
en prenant en considération la compétition entre les protons et les ions libres de Cd pour les
sites d'absorption biologique.
Afin de vérifier si les concentrations en Cd de ce biomoniteur reflétaient également les
changements temporels survenus dans la qualité des eaux, nous avons mesuré les
concentrations de ce métal sur un intervalle de 13 ans dans des lacs situés près de
fonderies. Nos résultats ont montré que la réduction des concentrations en Cd dans l'eau de
certains lacs s'était soldée par un accroissement des concentrations de Cd chez Chaoborus.
Nous avons expliqué ces résultats contradictoires à la logique (i.e., l'amélioration de la
qualité d'un milieu devrait se répercuter sur les organismes qui y vivent) par le fait que les
diminutions marquées dans les concentrations de protons ont réduit la compétition entre les
ions H⁺ et Cd²⁺ pour les sites d'absorption membranaire. Les organismes de ces lacs ont
donc accumulé plus de Cd en dépit des concentrations relativement plus faibles de ce métal
dans le milieu, ce qui suggère que les risques d'effets toxiques pourraient s'être accrus dans
certains lacs se rétablissant de la contamination métallique.
Dans un second projet, nous avons testé l'hypothèse selon laquelle les concentrations de
Cd chez ce biomoniteur devaient être directement reliées aux concentrations en Cd de ses
proies (les organismes zooplanctoniques) puisque la nourriture constitue la voie d'entrée
majeure du Cd chez les larves de cet insecte prédateur. La vérification de cette hypothèse a
nécessité l'échantillonnage et le dosage du Cd dans Chaoborus et ses proies potentielles
provenant d'Me vaste série de lacs du Bouclier Canadien. Nos résultats ont montré que les
concentrations de Cd mesurées dans ce prédateur n'étaient pas reliées aux concentrations
de Cd retrouvées dans des assemblages de proies fractionnées (ou non) en regard de la
taille des organismes présents. Les concentrations de Cd chez Chaoborus étaient par
ailleurs significativement corrélées aux concentrations de Cd mesurées chez deux groupes
majeurs de proies, i.e., les c1adocères et les copépodes. Conformément au modèle de l'ion
libre, nous avons de plus démontré que les concentrations en Cd des proies de Chaoborus
étaient significativement reliées aux concentrations en Cd libre du milieu. Nos résultats
suggèrent qu'une fine résolution taxonomique des proies consommées par un prédateur,
combinée à une connaissance approfondie des relations trophiques qui relient les
organismes planctoniques entre eux, favoriseraient le développement de relations
prédictives plus performantes. Il serait alors possible de relier efficacement les
concentrations de métal retrouvées entre des organismes de niveaux trophiques divers et
parvenir à les corréler aux concentrations de métal retrouvées dans le milieu aqueux.
De plus, afin de faire la lumière sur les processus qui modulent l'accumulation de Cd chez
les larves de cet insecte, nous avons exposé en laboratoire plusieurs espèces de Chaoborus
à des quantités similaires de Cd contenues dans des proies naturellement contaminées. Au
termes de ces expériences, nous avons mesuré des différences substantielles dans
l'accumulation du Cd, i.e., les espèces de grande taille avaient en effet accumulé plus de
Cd que les espèces de petite taille et ce, malgré un taux d'ingestion des proies similaires
entre les quatre espèces. Afin de déterminer les causes de cette accumulation différentielle
du Cd entre espèces, nous avons appliqué à nos données expérimentales un modèle de
bioaccumulation théorique. Ce modèle a permis de comparer les espèces en regard de leurs
constantes de taux de croissance et de perte de Cd, de leur efficacité d'assimilation du Cd
et de leurs concentrations de Cd à l'état stationnaire. Les différences mesurées dans
l'accumulation du Cd entre les espèces furent expliquées principalement par le fait que les
espèces de petite taille assimilaient de leurs proies une proportion de Cd beaucoup plus
faible (≈ 6%) que les espèces de grande taille (45% et 58%). En utilisant une procédure
 expérimentale similaire, nous avons réalisé de plus des expériences permettant de
déterminer si les taux d'accumulation du Cd variaient selon la température d'exposition.
Nos résultats ont montré que le taux d'accumulation du Cd augmentait en fonction de la
température pour toutes les espèces puisque la température influençait la prise en charge du
Cd mais non sa perte.
Ces résultats suggèrent que les différences observées en milieu naturel dans les
concentrations de Cd entre espèces coexistantes seraient attribuables non seulement au fait
que les espèces diffèrent entre elles dans leur efficacité d'assimilation du Cd mais
également dans leur régime alimentaire. De plus, la température d'exposition pourrait
également être invoquée pour expliquer, du moins en partie, les variations dans les
concentrations de Cd observées chez une même espèce de Chaoborus entre différents lacs,
saisons, voire années. Nos résultats montrent en effet que des températures élevées
stimuleraient l'ingestion des proies et augmenteraient l'assimilation du Cd chez la plupart
des espèces, ce qui favoriserait ainsi sa bioaccumulation.
En intégrant toutes ces informations, il est possible de spéculer qu'une espèce non
migratrice telle C. americanus, qui passe l'essentiel de son temps dans les eaux chaudes de
l'épilimnion durant l'été, devrait accumuler davantage de Cd que les larves d'espèces
migratrices telles C. punctipennis et C. flavicans qui se confinent dans les sédiments ou
l'hypolimnion anoxique durant le jour et ne migrent dans les eaux chaudes de l'épilimnion
pour s'alimenter qu'à la nuit tombée. De plus, puisque la température d'exposition tout
comme le type et la densité des proies présents dans un lac varient dans le temps (i.e., selon
les saisons, les années), l'influence de la température sur ces variables pourrait être de
nouveau (mais cette fois, indirectement) mise en cause pour expliquer les changements
temporels (i.e., saisonniers et annuels) dans les concentrations de Cd observés chez une
même espèce.
Enfin, la récolte d'échantillons d'eau et de larves d'insecte provenant d'une dizaine de lacs
situés le long d'un gradient de contamination en Cd et le dosage ultérieur du Cd et de la
métallothionéine suggèrent que la présence de Chaoborus dans les lacs hautement contaminés
en métaux traces pourrait être en partie attribuée à l'existence chez cet organisme d'un
mécanisme de détoxification efficace impliquant des protéines apparentées à la
métallothionéine (MT). Les niveaux de MT retrouvés chez Chaoborus se sont avérés en effet
suffisants pour lier tout le Cd présent chez les larves de cet insecte de sorte que les risques de
débordement cellulaire (spill-over), événement précurseur à l'apparition d'effets néfastes,
apparaissent minimes chez les larves de cet insecte. Nous avons de plus montré que les
niveaux de métallothionéine chez Chaoborus étaient directement reliés aux concentrations
de Cd dans l'animal et dans l'eau. Ces résultats supportent donc l'utilisation de Chaoborus
comme biomoniteur de la concentration en Cd des lacs.


identifier: Croteau, Marie-Noële  (1997). Les larves de l'insecte Chaoborus comme indicateur du niveau de contamination en cadmium des lacs: amélioration d'un modèle de prédiction.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 78 p.

subject:
larve
insecte
Chaoborus punctipennis
contamination
cadmium
lac
modèle de prédiction

abstract:
L'industrie minière a contribué à disperser dans l'environnement lacustre d'importantes
quantités de contaminants inorganiques comme le cuivre, le zinc, le plomb, le nickel et le
cadmium. Ces métaux sont reconnus pour occasionner chez les organismes exposés des effets
toxiques pouvant nuire tant à leur développement qu'à leur survie. La détermination du
niveau de contamination en métaux de ces écosystèmes s'avère donc essentielle afin d'être en
mesure de juger du danger qu'encourent les organismes exposés.
Il est possible d'estimer le niveau de contamination des systèmes lacustres en mesurant
directement les concentrations de métal dans les organismes. Certains invertébrés sont en
effet reconnus polir accumuler et concentrer les polluants. L'accumulation de Cd par les
larves de l'insecte Chaoborus punctipennis peut d'ailleurs être raisonnablement bien prédite
par les concentrations de Cd libre dans le milieu en se basant sur le modèle théorique de l'ion
libre et en prenant en considération la compétition entre les protons et les ions libres de Cd
pour les sites d'absorption biologique.
L'échantillonnage de neuf lacs fortement acides et hautement contaminés en métaux traces a
permis de démontrer que l'accumulation de Cd chez cette larve d'insecte n'est pas influencée
par la présence d'autres métaux traces (Cu, Zn) ou de cations majeurs (Ca). Nous avons de
plus démontré qu'omettre le travail nécessaire à l'identification à l'espèce des larves du genre
Chaoborus ne réduisait que faiblement le pouvoir prédictif du modèle.
Bien que les larves de l'insecte Chaoborus présentent le potentiel pour «bioindiquer»
efficacement les concentrations en Cd dans les systèmes lacustres, ces dernières semblent
réguler leurs concentrations en cuivrè et en zinc de sorte que Chaoborus ne pourrait être un
bon biodicateur pour ces métaux essentiels.


identifier: Crowley, Michel  (1991). Le marché politique comme mécanisme de réduction de l'incertitude dans le contrôle de la pollution: le cas de l'assainissement des eaux usées municipales au Québec de 1978 à 1987.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 312 p.

subject:
marché politique
contrôle de la pollution
assainissement
eaux usées municipales
environnement
gestion
gouvernement
programme
qualité
Québec

abstract:
Le contrôle de la pollution donne lieu à l'établissement d'arrangements
institutionnels qui définissent les règles de comportement
des groupes ou • individus par rapport à l'objet de gestion. En
postulant que ces acteurs ont un comportement rationnel, ils
tenteront par le biais du marché politique de modifier les règles
des arrangements institutionnels que sont les cadres d'application
des politiques publiques de façon à maximiser leur utilité. Un des
facteurs susceptibles de limiter l'utilité que présente une
situation pour un acteur est la présence d'incertitude entourant
cette situation. ceci est particulièrement apparent dans les
problématiques environnementales où l'information sur la nature du
;
problème ou sur la performance des techniques de contrôle présente
souvent des lacunes importantes.
C'est ainsi que nous proposons ici une hypothèse à l'effet que 1.
les interactions du marché politique entraînent une diminution de
l'incertitude sur le plan de l'information exploitée dans la mise
en oeuvre des arrangements institutionnels visant le contrôle de la
qualité de l'environnement et 2. que cette diminution s'accompagne
d'une augmentation de l'utilité retirée par un ou plusieurs
acteurs, cette augmentation s'exprimant en termes de la réduction
de pertes ou de l'augmentation de bénéfices pour ces acteurs.
L'analyse de l'évolution de 1978 à 1987 des arrangements insti
tutionnels formels propres au Programme d'assainissement des eaux
du Québec (volet urbain) a permis de montrer que les groupes
d'intérêt peuvent agir avec succès, par le biais du marché
politique, pour réduire l'incertitude résiduelle à laquelle ils
sont particulièrement sensibles. A cet effet, soulignons que la
résolution des problèmes environnementaux comme tels ne semble pas
avoir dominé les préoccupations des groupes étudiés: nos
observations indiquent plutôt que leurs manifestations étaient
orientées essentiellement vers l'augmentation des bénéfices pour
leurs membres ou la réduction des coûts qu’ils étaient susceptibles
d'assumer. C'est ainsi que les effets environnementaux de ces
manifestations ne sont pas nécessairement positifs.
Aussi, nos observations indiquent que le processus de modification
des règles touchant l'information technique et politique est
parfois lent, que ses résultats sont souvent insatisfaisants pour
les acteurs et, enfin, que de nouvelles sources d'incertitude pour
les acteurs peuvent apparaître tout au long du processus
d'implantation d'une intervention.
Ces observations démontrent bien l'importance de l'incertitude
perçue par les acteurs comme élément dynamisant des interactions du
marché politique et, par conséquent, de son effet structurant sur
les arrangements institutionnels.


identifier: D'Amours, François  (1987). Contrôle digital d'une usine à boues activées à l'aide de modèles déterministes dynamiques.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 263 p.

subject:
boues activées
modèles déterministes dynamiques
modèle mathématique
usine
modèles biologiques

abstract:
L'efficacité d'une usine à boues activées peut être
améliorée en lui appliquant une stratégie de contrôle adéquate.
Cependant, la technologie actuelle, appliquée à
l'instrumentation, ne permet pas encore d'obtenir, en temps réel,
toutes les variables nécessaires au contrôle du procédé. Le
présent travail a pour but d'identifier un modèle mathématique
global représentant le plus fidèlement possible le comportement
dynamique des usines à boues activées en général. Par la suite,
on applique le modèle à l'usine de Norwich (Angleterre) dont les
caractéristiques sont tirées de la littérature. Finalement, on
examine l'effet d'une stratégie de contrôle sur la performance du
procédé.
On présente d'abord une revue bibliographique des modèles
mathématiques du bassin d'aération et du décanteur secondaire,
composantes du procédé étudié. On présente également une revue
des stratégies de contrôle digital applicables à un tel procédé.
Trois modèles biologiques (structuré mono-substrat,
structuré bi-substrats et non-structuré mono-substrat), issus en
partie de la littérature, modifiés et adaptés pour nos travaux,
sont examinés. Les paramètres, les équations différentielles, les
forces et les faiblesses de chacun sont détaillés.
Par la suite, on développe une stratégie de contrôle à deux
niveaux hiérarchiques. Le niveau supérieur se compose d'un
ensemble de règles qualitatives fixant l'état optimal
d’opération. Le niveau inférieur est constitué de deux
contrôleurs à contre-réaction et sert à maintenir le procédé dans
l'état fixé par le contrôleur à règles.
Les trois modèles élaborés sont comparés en les soumettant à
un même ensemble de conditions d'opération (i.e. régime
permanent, affluent sinusoïdal et affluents-chocs). Après
analyse, le modèle structuré bi-substrats (881) est retenu comme
la meilleure représentation des phénomènes observés pour l'usine-
type examiné. Une analyse de sensibilité ultérieure confirme que
le modèle peut être appliqué, moyennant quelques ajustements de
paramètres, à d'autres usines du même genre.
Finalement, on applique la stratégie de contrôle à deux
niveaux, au modèle SBI, pour en vérifier la pertinence. Il
ressort de l'étude que cette dernière améliore substantiellement
le profil de l'oxygène dissous et stabilise le niveau des solides
dans le décanteur secondaire.


identifier: D'Arcy, Pierre  (1993). Relations entre les propriétés du bassin versant, la morphométrie du lac et la qualité des eaux.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 249 p.

subject:
bassin versant
morphométrie
lac
qualité de l'eau
évolution
limnologie
nitrate
phosphore
chlorophylle-a

abstract:
Une trentaine de lacs situés sur le Bouclier canadien dans la région de Québec ont été
échantillonnés à quatre reprises entre juin et octobre 1992 pour vérifier l'influence des propriétés
morphométriques des bassins versants et des lacs sur des propriétés limnologiques telles que le
nitrate, le phosphore, la chlorophylle-a, etc.. L'analyse de régression multiple a été utilisée pour
développer des modèles de prédictions empiriques des propriétés limnologiques. Les résultats
obtenus permettent de prédire plus de 60% de la variabilité de plusieurs propriétés limnologiques
avec quatre variables indépendantes, du bassin et/ou du lac, ou moins. Des indices de la pente
moyenne du bassin versant ont été développés et ces derniers entrent significativement dans
presque tous les modèles de prédiction. La pente explique à elle seule, dans certains modèles, plus
de 50% de la variabilité de certaines propriétés limnologiques. L'inclusion de la pente moyenne du
bassin versant et sa relation avec le type d'écoulement se produisant dans ce dernier réduit
l'importance accordée traditionnellement à certains autres paramètres, comme par exemple le
rapport de l'aire de drainage sur l'aire du lac pour expliquer la variabilité du carbone organique
dissous. Les modèles de régression obtenus sont calibrés pour une région relativement homogène,
mais nous croyons qu'un paramètre comme la pente du bassin versant peut s'appliquer de façon
tout aussi significative à d'autres régions.
Cette étude contient également des informations sur le comportement saisonnier des lacs,
l'évolution saisonnière des propriétés chimiques, biologiques et physiques (lumière), ainsi qu'une
bathymétrie de tous les lacs échantillonnés.


identifier: Daudelin, Serge  (1984). Étude des algorithmes de modélisation hydrologique et contribution à l'amélioration d'un modèle hydrologique semi-discrétisé.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 201 p.

subject:
modèle hydrologique
écoulement hypodermique
lac
carreau
CEQUEAU
écoulement
programme
hydrologie
hypodermie
matrice
semi-discrétisé
simulation
transport
vidange

abstract:
Le présent mémoire porte sur les travaux que nous avons effectués
dans le but d'apporter une contribution personnelle à un modèle hydrologique
"semi-discrétisé" développé à l'INRS-Eau. Après une première partie
où nous faisons un compte rendu de la revue de littérature effectuée,
nous décrivons rapidement les modifications apportées au modèle. Des
modifications effectuées, les plus importantes sont celles qui permettent
maintenant au modèle de simuler l'écoulement hypodermique, de considérer
de façon dynamique l'effet de modulation des lacs et finalement de simuler
les aires de réponses rapides du bassin. Le nouveau modèle est vérifié
par la simulation des débits de la rivière Ste-Anne-Bras-du-Nord.
L'analyse des résultats montre que le modèle répond bien sur toute la
période simulée. Nous suggérons finalement des modifications pour améliorer
la performance du modèle.

Abstract

The present thesis is about the research work done by the author in
order to make a personnal contribution to a "semi-discretized" hydrological
model developped at the INRS-Eau. In the first part of the thesis,
the author reviews the different papers read during his research work.
Follows the description of the modifications made to the model. Of the
modifications done, the most important one’s are : the addition of an
outlet to the superior reservoir in order to simulate the subsurface
flow; the modification made to the lake outflow model which permits now
to simulate fully dynamically the effect of the lake on the incoming
flow; and finally the addition of an algorithm that simulates the behaviour
of the dynamic watershed source area. The new version of the model
is checked by simulating the flows of the Ste-Anne-Bras-du-Nord river.
The analysis of the results shows that the response of the new model is
good over the complete period of simulation. Finally suggestions are
made regarding possible modifications that could de done in order to
improve the performance of the model.


identifier: De La Rochebrochard, Samuel  (2010). Décontamination métallique, conservation des propriétés fertilisantes et conditionnement des boues d'épuration municipales par couplage des ultrasons au procédé METIX-AC.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 358 p.

subject:
ultrasons
configuration de réacteur
fréquence
boues activées
lixiviation
conditionnement
taille des particules
spéciation des métaux

abstract:
La transcription des symboles et des caractères spéciaux utilisés dans la version originale de
ce résumé n’a pas été possible en raison de limitations techniques. La version correcte de ce
résumé peut être lue en PDF.

La présente recherche à l'échelle laboratoire porte sur le couplage du procédé chimique
METIX-AC aux ultrasons (METIX-AC-US) pour la décontamination métallique, la
conservation des propriétés fertilisantes et le conditionnement de boues d'épuration
municipales. Dans une première étape de caractérisation en eau, il est montré que le suivi par
spectrophotométrie UV des ions N02- et N03- formés est aussi fiable que la dosimétrie à
l'iodure de potassium. Des efficacités sonochimiques similaires résultent de l'élévation d'un
facteur de trois du rapport diamètre du réacteur/puissance acoustique volumique à surface
émettrice constante. Cette conclusion d'intérêt économique est confirmée lorsque la puissance
électrique effectivement consommée est prise en compte au lieu de la puissance acoustique.
L'efficacité sonochimique décroît alors lorsque la hauteur d'eau (29-348 mm) augmente à
371 et 504 kHz alors que l'effet est non significatif à 22 kHz. L'effet de la fréquence sur la
répartition du champ acoustique est supposé. Dans une deuxième étape, le procédé METIX-AC-
US est appliqué aux boues dopées en Cu et Zn. À des teneurs en matière sèche (ST) de
0,4 et 2,1 %, la décontamination est similaire (180-5600 kJ.kg-1bs) à moindre (70000 kJ.kg-1bs)
pour Cu et similaire pour Zn par rapport au procédé METIX-AC. Pour un coût similaire à
METIX-AC, le seuil réglementaire pour l'épandage n'est respecté qu'à 190 kJ.kg-1bs à
504 kHz. La conservation des propriétés fertilisantes et la qualité du conditionnement est
similaire à moindre en METIX-AC-US (ST=2,1 %). Les effets de la fréquence et de l'énergie
spécifique acoustique sur la spéciation, ainsi que les propriétés des flocs, sont étudiés.

Abstract
The symbols and special characters used in the original abstract could not be transcribed due
to technical problems. Please use the PDF version to read the abstract.

The objective of this research was to investigate in a laboratory scale the
performance of an ultrasonication process in combination with the METIX-AC chemical
technology, for metal removal and conditioning of sewage sludge with preservation of the
fertilizing properties. The first step consisted in ultrasonic characterization in water. The
measurement of the formation of nitrite and nitrate ions by UV spectrophotometry was
demonstrated to be as reliable as a potassium iodide dosimeter. Similar sonochemical
efficiencies resulted from a 3-time increase of reactor diameter to power density ratio at a
constant emitting surface. This conclusion that had economic consequence was confirmed
when effective consumed electric power was substituted to acoustic power. In these
conditions, sonochemical efficiency decreased when water height increased (29-348 mm) at
371 and 504 kHz whereas the effect was not significant at 22 kHz. The effect of frequency on
the distribution of acoustic yield was supposed. During a second step, the METIX-AC-US
coupled process was applied to sludge enriched with Cu and Zn. Solubilization yields were
similar (180-5600 kJ.kg-1tds) to lower (70000 kJ.kg-1tds) for Cu and similar for Zn in relation
with METIX-AC process when dry matter content was 0.4 and 2.1%. The treatment cost was
similar to METIX-AC and limiting values for landspreading were simultanously respected at
190 kJ.kg-1tds at 504 kHz. The preservation of fertilizing properties and the quality of
conditioning was similar to lower with METIX-AC-US with a 2,1 % dry matter content. The
effects of frequency and specific acoustic energy on speciation, as weIl as floc properties,
were considered.


identifier: De Sède, Marie-Hélène  (1995). Potentiels et limites de la carte écologique pour la discrétisation des bassins-versants.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 246 p.

subject:
cartographie
discrétisation
eau
écologie
carte écologique
fonctionnement
hydrologie
modélisation
ressource
spatialisation
bassin versant
Canada

abstract:
La compréhension des phénomènes qui régissent le fonctionnement des bassins-versants
et la production de la ressource en eau doit s'appuyer sur une appréhension à la fois
sectorielle mais également globale du système dans son ensemble. Les études décrivant
les processus physiques conditionnant les écoulements, selon le type de milieu ou
l'interface considérée sont nombreuses et identifient relativement précisément les
paramètres clés expliquant le fonctionnement local, voir micro-local du système. En
revanche, leur intégration et leur généralisation à un niveau de perception et d'analyse
que l'on pourrait qualifier de régional, demeure aujourd'hui encore un véritable casse tête
pour les hydrologues.
Pourtant, le bassin-versant est actuellement unanimement reconnu comme l'unité
fonctionnelle fondamentale à laquelle doit se réferrer toute tentative de gestion et de
planification des ressources hydriques. C'est pourquoi, même si son fonctionnement
systémique interne est mal connu, le bassin-versant constitue le niveau privilégié d'entrée
pour toute démarche d'analyse et de modélisation ayant pour objectif la prévision
quantitative ou qualitative de débits, non pas sur des bases statistiques ou exclusivement
mathématiques, mais en fonction des caractéristiques physiques du milieu.
Dans cette optique, de nombreux modèles hydrologiques tentent de décrire et d'intégrer
au mieux ce niveau de perception global donné par le bassin-versant, en essayant de
traduire la diversité spatiale qui le caractérise. Différentes solutions permettent ainsi
d'exprimer la variabilité des nombreux paramètres physiques qui conditionnent la réponse
hydrologique du système. Toutes se fondent cependant sur une discrétisation du bassin,
fonction tantôt de critères physiques, uniques ou combinés, tantôt de décisions
arbitraires. Ces différentes méthodes de discrétisation transmettent alors des visions
partielles, orientées (en fonction notamment des préoccupations des modélisateurs ou
des exigences des modèles avales) ou tout simplement erronées de la réalité et
contribuent à fausser les résultats obtenus en transmettant une vision dénaturée des
systèmes à la base de la production des ressources en eau.
La recherche de critères et la définition de méthodes de discrétisation capables d'intégrer
la variabilité spatiale des caractéristiques physiques des bassins-versants, apparait dans
ce contexte, pertinente et nécessaire. La carte écologique, document de synthèse
élaboré par les écologues de la Direction du Patrimoine Ecologique du Ministère de
l'Environnement du Québec, propose un découpage du milieu naturel en fonction d'une
intégration de ses caractéristiques physiques stables, à savoir une combinaison de
caractéristiques de dépôts, de drainage et de pentes. Cette discrétisation, variable et
adaptée au niveau de perception requis en fonction de l'application, propose une grille de
lecture du milieu en apparence pertinente dans un contexte de discrétisation à finalité
hydrologique.
L'objectif de ce travail, basé sur le postulat d'une adaptation du concept proposé par la
carte écologique aux problèmes de discrétisation, tente de confirmer cette hypothèse par
une justification théorique et une validation pratique des liens entre les informations
fournies par la carte et les exigences de la modélisation hydrologique. Il propose d'autre
part la définition d'une approche méthodologique d'intégration des données écologiques
dans une démarche de discrétisation de bassins-versant. L'ensemble de la démarche
s'appuie sur l'exploitation d'outils de type Système d'Information Géographique.
L'exercice de validation pratique est effectué sur le bassin-versant supérieur de la rivière
Eaton.
Au terme de cette recherche, diverses conclusions s'imposent. La carte écologique,
document de synthèse et d'intégration par excellence propose une grille de lecture du
milieu pertinente dans une optique de discrétisation. Le découpage qu'elle définit, fruit de
l'intégration d'un ensemble de variables physiques stables du milieu, garantit la pérennité
de la description et guide la compréhension et la prise en compte cohérente de la diversité
du bassin-versant. En revanche, la caractérisation "écologique" des unités spatiales
définies impliquent sans nul doute le recours à des informations complémentaires plus
adaptées aux exigences de l'hydrologie, notamment pour ce qui touche aux informations
de nature topographique. De plus, le niveau de détail imposé par la carte écologique
induit le recours à des méthodes de synthétisation de l'information (méthodes statistiques
multi-variées notamment) aptes à rendre l'information accessible et interprétable en
termes hydrologiques.
La carte écologique intègre une information d'une extrême richesse. Cette intégration,
dans le cas d'applications hydrologiques peut apparaître comme un facteur limitant à son
exploitation. Mais au delà des contingences liées au domaine applicatif particulier que
constitue l'hydrologie, l'exploitation de ce document nous interpelle plus largement sur la
problématique du numérique face aux données de synthèse et nous permet de porter un
regard critique sur l'exploitation qui en est généralement faite dans le but de favoriser une
plus juste exploitation d'informations complexes, fruits des connaissances de l'expert,
nécessaires dès lors que l'on s'attache à la compréhension globale des systèmes naturels
et anthropiques.


identifier: De Sève, Danielle  (1999). Développement d'un algorithme pour cartographier l'équivalent en eau de la neige au sol (EEN) dans un environnement de taïga à partir des données de micro-ondes passives du capteur SSM/I.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 201 p.

subject:
algorithme
cartographie
eau
neige au sol
taïga
analyse sous-pixel
EEN
capteur SSM/I

abstract:
La transcription des symboles et des caractères spéciaux utilisés dans la version originale de
ce résumé n’a pas été possible en raison de limitations techniques. La version correcte de ce
résumé peut être lue en PDF.

Depuis septembre 1995, l'Institut national de la recherche scientifique à Québec (l'INRS-
Eau) s'est associé avec le Service de l'Environnement Atmosphérique (SEA)
d'Environnement Canada dans le cadre du programme CRYSYS afin d'évaluer la variation
spatio-temporelle des Tb de la neige pour un environnement de taïga (Nord du Québec). Le
but de cette recherche consiste premièrement, à effectuer une analyse spatio-temporelle des
données SSM/I, afin de mieux comprendre les variations saisonnières des températures de
brillance de la neige au sol, deuxièmement, évaluer l'impact de l'occupation du sol sur la
variabilité du signal micro-onde de la neige et finalement, développer un algorithme en
micro-ondes passives qui soit adapté à l'environnement de taïga pour estimer l'EEN.
Les résultats de l'analyse temporelle pour les données SSM/I des hivers 1996-1997 et 1997-
1998 montrent une diminution des Tb à 37 GHz avec l'augmentation des valeurs d'EEN et
une inversion de la relation lorsque les EEN sont supérieurs à 150 mm. La diminution des
valeurs de Tb est directement liée à l'augmentation de la diffusion de volume dans le stock
de neige et par le fait même à l'augmentation de l'EEN, alors que l'inversion de la relation
est causée par le fait que la profondeur de pénétration des ondes électromagnétiques est
inférieure à l'épaisseur du couvert nival. À 19 GHz, on remarque que les Tb sont peu
corrélées avec les valeurs d'EEN. En fait, la fluctuation des Tb est plutôt associée à la
variation des températures de l'air.
L'évaluation de l'impact de l'occupation du sol sur la variabilité des données SSM/I a permis
de mettre en évidence l'influence des zones forestières et des lacs gelés sur la variation du
signal de la neige. En fait, à l'aide d'une analyse sous-pixel, nous avons démontré que
l'augmentation du pourcentage de forêts ou de lacs dans un pixel SSM/I, contribuait à
augmenter la valeur radiométrique du pixel. Ce qui a comme conséquence de créer une
certaine confusion lorsque l'on tente d'estimer l'équivalent en eau de neige (EEN) au sol.
Afin de minimiser l'impact de l'occupation du sol sur la contamination des pixels SSM/I,
nous proposons une méthode de gradient de température en polarisation verticale pondérée
(GTVP). Les facteurs de pondération (ai et hi) sont construits en tenant compte de la relation
entre l'augmentation de la valeur des Tb de la neige à 37 GHz et celle du pourcentage de
forêts fermées (FF) et de lacs et réservoirs (LR) dans le pixel. Un troisième facteur de
pondération (facteur c) permet de minimiser l'impact lié aux conditions physiques de la
neige. La méthode proposée permet d'améliorer la précision des estimés de 19 %
comparativement à une méthode classique de gradient spectral (GTV) pour estimer l'EEN.


identifier: Degroote, Loïc  (2008). Génération des marées internes dans l'estuaire du Saint-Laurent.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 106 p.

subject:
modèle conceptuel
modélisation
bathymétrie
marées internes
estuaire
fleuve Saint-Laurent

abstract:
Le fleuve Saint-Laurent est composé d'un estuaire aux dimensions imposantes.
C'est un lieu assez unique qui possède des caractéristiques spéciales, parfois plus
proches de l'océan que du fleuve. Sa largeur est en effet importante mais aussi sa
profondeur. L'estuaire est traversé par le chenal laurentien qui s'étend du détroit de
Cabot jusqu'à l'embouchure du Saguenay. A cet endroit la bathymétrie remonte
brutalement (seuil). La profondeur passe de 250 mètres à 50 mètres en moins de 12
kilomètres. A cause de cette remontée brutale, la tête du chenal laurentien est un lieu
particulier. On y observe une vie aquatique intense et des courants complexes. Grâce au
phénomène de diffusion, des marées internes sont supposées prendre naissance à cet
endroit.
Des données terrains sur l'estuaire maritime, de la tête du chenal laurentien
jusqu'à Rimouski, ont été utilisées pour mettre en évidence la présence de ces marées
internes. Ces données ont aussi permis de constater la forte variabilité de la stratification
dans la zone de génération mais aussi de mettre en évidence la structure des modes
verticaux présents. Nous constatons que plusieurs modes sont générés à la tête mais que
seul le premier mode se propage.
Un modèle conceptuel simple à deux couches a ensuite été développé afin de
mieux comprendre ce phénomène. Tout d'abord, le comportement général des marées
internes face à un changement de bathymétrie ou de stratification est discuté pour
plusieurs ordres de grandeur de bathymétrie. Une bathymétrie de forme exponentielle a
ensuite été comparée à une simple marche. Les résultats montrent que la différence entre
ces deux bathymétries peut dans certains cas devenir négligeable. Puis, ce modèle a été
appliqué au Saint-Laurent. Les résultats obtenus montrent qu'on peut générer des marées
internes à la tête du chenal laurentien et qu'il existe une forte dépendance du phénomène
de génération avec la stratification. Ceci permet d'expliquer les écarts parfois importants
des amplitudes et des longueurs d'onde obtenus dans la littérature. Compte tenu du fait
que la stratification est changeante au cours du temps spécialement au dessus du seuil,
les résultats sont concordants avec les articles considérés dans cette étude (Forrester
1974; Blackford 1978; Therriault et Lacroix 1975; Muir 1979). Ceci constitue un
argument de plus pour valider l'hypothèse de génération à la tête du chenal laurentien.


identifier: Delisle, André  (1974). Gestion de l'eau: optimisation technique et sociopolitique de l'utilisation de la ressource-eau d'un bassin.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 156 p.

subject: eau bassin aménagement décision gestion intervention réservoir kenogami


identifier: Delmas, Véronique  (1985). Évaluation d'une méthodologie pour la détermination du taux de sédimentation de dépôt sec des polluants acides sur le couvert de neige à la station Capmon, forêt Montmorency, Québec  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 111 p.

subject:
précipitation
sédimentation
polluants acides
couvert de neige
station Capmon
forêt Montmorency


identifier: Dermont, Gérald  (2008). Sols pollués par les métaux lourds résultant de l'enfouissement de déchets industriels (Montréal, Canada): Géochimie, spéciation des métaux, et décontamination par flottation.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de la terre, 435 p.

subject:
métaux
répartition spatiale
spéciation
décontamination
sol
contamination
flottation
lavage
environnement
pollution
déchets industriels
géochimie

abstract:
Les friches industrielles (brownfields) polluées par les métaux lourds sont des lieux
potentiellement toxiques pour l’environnement. De plus, la présence de ces terrains contaminés
en milieu urbain handicape largement l’aménagement du territoire. Dans la ville de Montréal,
plus de 200 sites présentent une forte contamination métallique des sols. Dans le cadre de cette
thèse, les travaux se focalisent sur un terrain situé à proximité du centre-ville de Montréal et
affecté par des déchets minéralurgiques riches en métaux lourds. Le défi actuel est de promouvoir
des solutions technologiques pour traiter les sols pollués plutôt que d’avoir recours à des
techniques d’enfouissement. Une revue exhaustive de littérature permet de faire un état des lieux
de la problématique des sols contaminés par les métaux et fournit l’éventail des techniques
conventionnelles et innovatrices pour immobiliser ou extraire les métaux des sols.
Le premier objectif de cette thèse est de déterminer la répartition spatiale des métaux dans
plusieurs profils du sol afin d’évaluer leur potentiel de mobilisation dans l’environnement. Le
second objectif est d’établir la spéciation et la répartition des métaux dans la phase solide du sol
dans une perspective de lavage de sol. Enfin, le troisième objectif est de déterminer l’efficacité de
l’enlèvement des métaux par flottation et d’évaluer les principaux paramètres (physiques et
chimiques) influençant le processus de séparation.
Le profil du sol est composé d’un horizon superficiel de remblais riches en déchets
minéralurgiques reposant sur le sol naturel initial, lequel est composé d’un horizon organique
(tourbe) et minéral calcaire (marne et sédiments lacustres). Dans l’horizon anthropique, les
teneurs en As, Cd, Cu, Pb et Zn dépassent largement les critères génériques des sols établis par le
Ministère du Développement durable, de l'Environnement et des Parcs du Québec (MDDEP,
1999). Les concentrations totales des métaux dans les horizons du sol naturel sont très souvent
inférieures au niveau de fond géologique (critère A) établi par le MDDEP. Cependant, le calcul
du facteur d’enrichissement des métaux révèle une forte « contamination » de l’horizon organique
par rapport à l’horizon minéral. Cela suggère que la tourbe est contaminée par les métaux
provenant d’une lixiviation potentielle des fragments de scories minéralurgiques.
La distribution spatiale des contaminants dans l’horizon anthropique est très hétérogène.
La concentration des métaux s’avère indépendante d’une composition géochimique particulière
des échantillons de sol. Toute les fractions granulométriques étudiées sont affectées, et ce, même
si les particules fines contiennent les plus hautes teneurs. L’étude micro-spectroscopique
(microscope électronique à balayage couplé à un analyseur de rayons X par spectrométrie en
énergie dispersive) d’environ 150 particules riches en métaux reflète une grande diversité de la
spéciation des métaux en phase solide. La forme prédominante du Zn est la sphalérite (ZnS),
tandis que le Cu et le Pb sont distribués dans un large panel de formes minéralogiques,
particulièrement des oxydes/carbonates. La distribution du Cu, Pb et Zn est aussi évaluée selon la
localisation de la phase métallique au sein de la particule (libérée, associée, incluse ou localisée à
la surface). En outre, l’étude micro-spectroscopique montre que certaines particules auraient subi
des altérations chimiques (weathering) importantes et que certaines phases riches en métaux
seraient issues d’un processus de re-précipitation (par exemple des phases oxydes/hydroxydes
riches en Cu, Pb et Zn sur la surface d’un grain de quartz). Ces observations consolident
l’hypothèse de la contamination de l’horizon organique par une mobilisation des métaux dans le
profil de sol provenant de l’altération lente des fragments des scories métallurgiques.
Parmi les technologies éprouvées dans le traitement des minerais, la flottation est une
alternative intéressante à explorer afin d’extraire les métaux des matrices environnementales. Le
rôle de la flottation est de concentrer les particules riches en métal dans un plus petit volume de
sol. Les expériences à l’échelle laboratoire ont permis de déterminer l’efficacité et les limites de
cette technologie en intégrant les problématiques spécifiques aux sols à traiter. Le taux
d’enlèvement des métaux, ainsi que la sélectivité de la séparation ont été évalués en fonction des
paramètres opératoires liés à la technologie de flottation et de la distribution des métaux dans le
sol (minéralogie et granulométrie). Le sol subit un prétraitement par broyage afin de traiter toutes
les fractions fortement contaminées <10 mm et d’obtenir une granulométrie appropriée (<250
µm). L’influence des conditions chimiques (type et concentration d’agent collecteur, pH,
prétraitement chimique, minéralogie) et des paramètres physiques (vitesse d’agitation, taille des
particules, mode d’addition du collecteur, ultrasonication) a été évaluée dans le but de mieux
comprendre les mécanismes de séparation des particules riches en métal.
En général, la flottation a permis d’enlever suffisamment de métaux pour abaisser la
concentration dans le sol résiduel du critère D au critère C. L’utilisation d’un agent tensioactif
(collecteur) anionique, le KAX, a permis d’obtenir un bon compromis entre le taux d’enlèvement
des métaux (42–52%) et la réduction de volume (>80%). L’utilisation d’un collecteur non ionique
(le kérosène) a donné de meilleurs taux d’enlèvement, cependant la séparation est moins
sélective. Deux mécanismes contribuent à l’enlèvement des particules riches en métaux : (1) le
vrai mécanisme de flottation, basé sur la séparation sélective des particules hydrophobes; (2)
l’entraînement mécanique des particules fines qui se fait indépendamment des propriétés des
surfaces des particules. L’effet d’entraînement est responsable d’une grande part de l’enlèvement
des métaux puisque les particules fines (<20 µm) contiennent une part importante de la
contamination et que l’effet d’entraînement est significatif dans les cellules de flottation agitée.
La sélectivité de la flottation est améliorée avec un temps de processus inférieur à 5 min et une
addition en plusieurs étapes du collecteur. La sélectivité de la flottation est optimale pour la
fraction particulaire intermédiaire (20–125 µm).