identifier: Gingras, Mathieu  (2007). Utilisation des isotopes stables du carbone et de l'oxygène comme indicateurs climatiques et hydrologiques dans le moyen nord du Québec, Canada.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de la terre, 62 p.

subject:
isotopes stables
carbone
oxygène
climat
hydrologie dendroisotopique
hydroclimatique
épinette
Québec

abstract:
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Cette étude repose sur l'utilisation des isotopes stables de l'oxygène (δ180) et du carbone
(δl3C) des cernes de croissance d'arbres échantillonnés à la tête du complexe
hydroélectrique La Grande (Jamésie), comme indicateurs des conditions hydroclimatiques
passées. Cinq séries individuelles des valeurs δ180 et δl3C, couvrant la
période de 1800 à 2004, ont été produites à une résolution annuelle entre 1940 et 2004 ou
biannuelle entre 1800 et 1939. Afin d'identifier les variables climatiques ayant le plus
d'influence sur les rapports isotopiques, nous avons comparés, à l'aide de statistiques, les
rapports isotopiques à des données climatiques pour la période 1944-2003. Les résultats
ont montré que les valeurs δl3C reflètent surtout les températures maximales moyennes de
juillet à août (r=0,6) et les apports d'eau moyens au système hydrique régional de juillet à
novembre (-0,59). En ce qui a trait aux valeurs δ180, elles sont aussi surtout le reflet des
températures maximales moyennes de juin à août (r=0,62) et des apports d'eau moyens au
système hydrique régional de juillet à novembre (r=-0,54). De plus, les rapports δ180 et le
δl3C sont également corrélés significativement avec un indice climatique intégrant les
températures et les précipitations estivales (r=-0.55 et -0.58, respectivement). Puisque les
deux isotopes répondent généralement aux mêmes paramètres climatiques, ils ont été
combinés et ce, de façon à accroître la sensibilité des séries isotopiques aux conditions
climatiques. Sur la base du signal climatique qu'elles comportent, les séries
dendroisotopiques ont été utilisées pour reconstituer les variables hydro-climatiques les
mieux corrélées aux valeurs isotopiques à l'aide de fonctions de transfert intégrant les
deux traceurs (δ180 et δl3C). Ainsi, les températures, les apports d'eau au système
hydrique régional et un indice climatique intégrant les précipitations et les températures
des deux derniers siècles ont été reconstituées et confrontés à d'autres séries climatiques
indépendantes, mesurées ou reconstituées. Les résultats de cette étude indiquent que les
séries dendroisotopiques du carbone et de l'oxygène permettent de reconstituer le climat
et les régimes hydriques anciens dans les régions boréales froides.


identifier: Langlais, Alain  (2007). Optimisation de la récupération de complexes surfactant-hydrocarbures pétroliers par séparation solide/liquide dans des sédiments contaminés.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de la terre, 131 p.

type:
Thèse
Non évalué par les pairs

subject: surfactant-hydrocarbures sédiment pétroliers lavage flotation comtaminé

abstract:
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Le but du présent mémoire vise à optimiser un procédé ex-situ de récupération des
hydrocarbures dans des sédiments fins contaminés. Les étapes de lavage et de flottation
des hydrocarbures ayant déjà été optimisés avec ce type de sédiments (Koné, 2003), la
présente optimisation vise donc à incorporer une étape de séparation solide-liquide entre
l'étape de lavage et celle de flottation afin d'augmenter l'efficacité de cette dernière. Le
but ultime étant d'envoyer vers l'étape de flottation un liquide contenant le moins
possible de sédiments fins afin de flotter seulement les complexes surfactant-hydrocarbures
pétroliers hydrophobes présents dans le liquide de lavage.
Les sédiments utilisés lors de cette étude proviennent du même lot que ceux
utilisés lors des travaux antérieurs (Koné, 2003) mis à part qu'ils ont été tamisés à 200
µm afin de retirer la fraction grossière non-contaminée. La contamination moyenne des
sédiments est d'environ 15 200 mg/kg en hydrocarbures pétroliers. C10-C50-. 82% des
hydrocarbures pétroliers se retrouvent dans seulement 30,5 % de la masse des sédiments,
soit la fraction la plus fine. La taille des sédiments qui compose cette fraction est de 13 µm et moins. La teneur en hydrocarbures pétroliers de cette fraction granulométrique est
d'un peu plus de 41 000 mg/kg. Les sédiments présentent aussi une contamination par les
métaux. Le cuivre est le métal qui est présent en plus grande quantité avec une teneur
supérieure à 9 000 mg/kg. Des essais de lavage et de flottation ont été réalisés afin de
vérifier leurs performances avec ces sédiments. Pour mener à bien cette recherche,
plusieurs techniques de séparation solide/liquide ont été abordées. Ce mémoire présente
les résultats obtenus avec les techniques de filtration, décantation et coagulation-floculation.
Le degré d'efficacité des techniques repose sur le fait qu'elles soient capables
ou non d'enlever le maximum de sédiments du liquide de lavage sans diminuer la quantité
de complexes surfactant-hydrocarbures présent.
Les essais réalisés montrent que c'est avec la technique de coagulation-floculation
que la séparation solide-liquide est la plus efficace. Cette technique a permis d'éliminer
jusqu'à 94% de la masse de sédiments présents dans le liquide de lavage. Le problème
rencontré avec la coagulation-floculation provient du fait qu'en moyenne près de 56% de
la quantité des complexes surfactants-hydrocarbures ont été entraînés avec les sédiments.
La décantation a eu pour effet d'éliminer jusqu'à 72% des sédiments en mode non-continu
et d'éliminer jusqu'à 35% en mode continu avec un décanteur lamellaire tout en
conservant la presque totalité des complexes surfactant-hydrocarbures dans la solution.
Pour leur part les essais de filtration ont été un échec compte tenu de la finesse des
sédiments.
À la lumière des résultats obtenus, la séparation solide-liquide entre l'étape de
lavage des sédiments et l'étape de flottation ne semble pas être une solution au problème
des fines particules entraînées au concentré de flottation. En effet, les essais de
décantation démontrent que la fraction des sédiments qui est décantable par les méthodes
de décantation naturelle ou lamellaire, est constituée de particules grossières seulement.
Les particules les plus fines se retrouvent toujours dans le liquide de lavage et ce sont ces
particules qui sont entraînées lors de l'étape de flottation.


identifier: Lavigne, Martin-Pierre  (2007). Modélisation du régime hydrologique et de l'impact des coupes forestières sur l'écoulement du ruisseau des Eaux-Volées à l'aide d'Hydrotel.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 284 p.

subject:
coupes forestières
écoulement
ruisseau des Eaux-Volées
Hydrotel

abstract:
HYDROTEL est un modèle hydrologique conceptuel distribué qui peut simuler les
processus hydrologiques sur un pas de temps journalier, horaire, ou multihoraire.
Développé dans le but d'être utilisable avec des paramètres liés aux caractéristiques
physiques des bassins versants, ce modèle a été utilisé, pour ce projet, sur le Bassin
Expérimental du Ruisseau des Eaux-Volées (BEREV). Le BEREV est un petit bassin
versant montagneux d'une superficie de 9.2 km2, entièrement recouvert de forêt boréale.
Il est situé dans la forêt Montmorency à environ 80 km au nord de la ville de Québec.
Les objectifs étaient de documenter l'utilisation d'HYDROTEL sur un petit bassin versant
forestier comme le BEREV, et de vérifier s'il est en mesure de simuler l'impact des
coupes forestières sur le régime hydrologique de ces bassins. Les caractéristiques
physiques du BEREV ont d'abord été numérisées à l'aide du logiciel PHYSITEL.
HYDROTEL a ensuite été calé et testé sur une période de six ans, avec un pas de
temps journalier. HYDROTEL a bien simulé les apports annuels, printaniers, et estivaux,
tant sur la période de calage que sur la période de test. À noter que les paramètres
ayant un impact substantiel sur les apports sont: le gradient vertical des précipitations,
le coefficient multiplicatif de l'ETP et la profondeur des racines. L'erreur sur l'estimation
des apports pour ces périodes est de moins de 7%, alors que les coefficients de NashSutcliffe
moyens étaient de 0.79 pour les apports annuels, 0.73 pour la période de fonte,
et 0.62 pour la période estivale. Le regroupement des UHRH en différentes classes de
profondeurs de sol a amélioré les simulations, comparativement à un calage avec une
profondeur de sol uniforme sur tout le bassin.
L'amplitude, la montée, et la récession des pics de crue de fonte n'ont pas bien été
reproduites pour les moins bonnes années simulées. Les grands débits de pointe
estivaux n'ont pas non plus été reproduits adéquatement. Les travaux de modélisation
effectués sur des petits bassins montagneux forestiers indiquent que l'écoulement
préférentiel est déterminant dans la génération des grandes pointes de crue. La sousestimation
systématique des grandes pointes de crues estivales dans les simulations
suggère que ce processus n'est pas modélisé adéquatement. D'autres travaux sur un
pas de temps horaire sont nécessaires pour mieux documenter les possibilités
d'HYDROTEL de reproduire la réponse non linéaire de ce type de bassin.
Afin de bien représenter les différents parterres de coupes du BEREV, une distribution
spatiale du coefficient de friction de Manning a été substituée à la représentation actuelle
d'un coefficient moyen pour l'ensemble d'une UHRH. Cependant, cet effort n'a pas eu
un impact significatif sur les simulations.
Des scénarios de coupes forestières ont permis d'établir qu'HYDROTEL est en mesure
d'estimer l'impact d'une coupe récente sur la prévision des apports. Il n'a toutefois pas
été possible de simuler adéquatement l'impact d'une régénération forestière en évolution
en ne modifiant que la profondeur des racines et l'indice foliaire.
De façon générale, les simulations avec HYDROTEL sur un petit bassin versant forestier
tel que celui du BEREV pourraient probablement être améliorées conjointement par
l'utilisation de données hydrométéorologiques horaires et par une discrétisation plus fine,
avec des UHRH plus homogènes au niveau des pentes, des orientations, et de la
profondeur du sol. La simulation de la fonte pourrait sans doute être améliorée par
l'ajustement du modèle de fonte en fonction de l'exposition des versants. L'ajout d'un
modèle d'interception permettrait de donner plus de flexibilité pour simuler l'impact des
états intermédiaires de la végétation entre la coupe récente et la forêt mature. De
nouvelles simulations, sur un pas de temps horaire, permettront de déterminer si l'ajout
d'un sous-modèle permettant de simuler les écoulements préférentiels séparément de
l'écoulement matriciel serait susceptible d'améliorer la simulation des crues sur un
bassin comme le BEREV.


identifier: Maloney, Frédéric  (2007). Influence de paramètres physico-chimiques (dureté, pH et présence d’un agent chélateur, l’EDTA) sur la réponse toxique au cadmium de l’algue verte d'eau douce Pseudokirchneriella subcapitata.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 138 p.

subject:
algue verte
cadmium
eau douce
pseudokirchneriella subcapitata
paramètres physico-chimiques

abstract:
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La conscientisation face à la pollution environnementale qui est survenue au cours des années 1970 a permis d’identifier les métaux comme un facteur de risque important face à l’intégrité des écosystèmes. La mise en place de critères et de normes fixes réglementaires ou non, devant servir de référence pour l’établissement des concentrations susceptibles de nuire à cette intégrité, s’est avéré un outil incomplet pour assurer la protection des milieux aquatiques tout en s’avérant surprotecteur dans certaines conditions. Le développement d’approches qui tiennent compte du milieu récepteur comme les études de suivi des effets sur l’environnement (ESEE) et l’établissement d’objectifs environnementaux de rejet(OER), devient maintenant une étape incontournable dans la protection adéquate de l’environnement et de son intégration auprès des entreprises et institutions. Les tests de toxicité fait avec des algues font partie intégrante de ces approches. Dans certaines conditions (pH, dureté, matière organique dissoute (MOD), présence d’un agent chélateur, suppléments en apports nutritifs, etc.), qui peuvent être présentes dans les effluents miniers ou les effluents de papetières par exemple, ces tests peuvent mener à des résultats de type « faux positif » ou « faux négatif » qui cachent le risque environnemental réel lié à  la présence d’un contaminant métallique aquatique pour le milieu récepteur. Afin de vérifier l’effet de la présence de certains de ces facteurs, nous avons effectué des  expériences de toxicité au cadmium de l’algue Pseudokirchneriella subcapitata selon le protocole afférent en vigueur au Québec (CEAEQ 2003). Nous avons étudié l’effet sur la réponse toxique au cadmium de la présence d’un agent chélateur (l’EDTA), de l’utilisation d’un tampon (HEPES ou MOPS), et de l’augmentation de la dureté (de 9 à 600 mg CaCO3.L-1). Nous nous sommes particulièrement attardés aux effets de la perturbation des concentrations en certains micro-éléments (Cu, Fe et Zn) en présence d’une dureté élevée. Nos travaux nous ont permis d’établir que l’utilisation d’EDTA, dans le cadre de tests de toxicité effectués sur des effluents de nature inconnue, n’était pas appropriée à cause de sa capacité de liaison des métaux en solution. Par contre, l’utilisation d’un tampon pH dans de telles conditions devrait être considérée de façon à réduire l’augmentation du pH induite par la croissance algale dans les milieux d’exposition. La toxicité apparente du cadmium pour P. subcapitata a été plus faible en présence d’une dureté élevée. Par contre, cette diminution apparente de la toxicité ne serait pas attribuable à la concentration en magnésium ou en calcium du milieu. En effet, cette diminution apparente de la toxicité du cadmium serait plutôt attribuable à l’augmentation des concentrations ioniques libres en Fe3+ et Zn2+, cette augmentation étant provoquée par l’augmentation de la concentration en calcium dans le milieu, en présence d’EDTA.


identifier: Pinatton, Mélanie  (2007). Séparation du lisier bovin par le procédé de flottation biologique LISOX.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 196 p.

subject:
lisier bovin
LISOX
vache
génisse
veau
séparation solide/liquide

abstract:
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Ce projet de recherche visait à évaluer l'efficacité d'une technologie de séparation solide/liquide du lisier de porc basée sur le processus de flottation biologique, pour le traitement du lisier de bovin. Le procédé a été évalué par des séries d'essais de flottation biologique réalisés dans des cônes Imhoff de 1 L de capacité et sur deux types de rejets : le lisier de veau et le lisier de vache-génisse  mélangé. L'effet du type et de la concentration de polymère a été étudié sur les différents lisiers, ainsi que l'influence du vieillissement, des solides totaux, du tamisage et de la température sur la qualité de séparation par flottation biologique. La performance du procédé a été déterminée par les mesures du phosphore total (Ptot) et de l'azote ammoniacal (N-NH4+) dans la fraction liquide, permettant de déterminer le rapport N-NH4+/ Ptot. Les taux d'enlèvement des matières en suspension (MES) et des solides totaux (ST) ont également été mesurés, ainsi que la siccité de la fraction solide. De plus, deux indices semi-quantitatifs ont été évalués afin de qualifier la qualité de la séparation solide/liquide: l'indice composé de la qualité de la flottation (ICQF) et l'indice composé de la mesure de la flottation (ICMF). Les essais avec le lisier de veau ont permis d'observer une bonne capacité de flottation pour ce type de lisier bovin, suite à l'addition d'un polymère cationique fort (Zetag 7557 à 13% v v-1). La  flottation s'effectue en 18 h environ et ne requiert aucune dilution ni tamisage du lisier. Le procédé de flottation biologique s'avère donc intéressant comme technique de séparation solide/liquide de ce type de rejet. Il faut cependant noter que ce type d'exploitation est peu développé au Québec. Les résultats obtenus pour les lisiers de vache-génisse mélangés sont, quant à eux, fortement variables, selon la provenance du lisier. Ainsi, une bonne qualité de séparation a été obtenue avec un lisier de  vache-génisse dont la litière était constituée de paille, suite à un apport d'un polymère cationiquetrès fort (Zetag 7654 à 13% v v-1). En contrepartie, aucune flottation n'a été constatée dans le cas d'un lisier de vache-génisse dont la litière contenait de la sciure de bois. Une mauvaise séparation a aussi été observée pour un autre lisier de vache-génisse constituée également de paille. Suite à ces  résultats, un procédé de séparation par tamisage suivi d'une décantation du lisier de vache-génisse a été exploré et a montré des performances plus satisfaisantes (taux de MES inférieur à 0,50 g L-1) après une période de 15 h de décantation.


identifier: Rogel, Guillaume  (2007). Développement et intégration au système de modélisation intégré GIBSI d'un modèle de transport et du devenir des coliformes fécaux d'origine agricole à l'échelle du bassin versant.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 178 p.

subject:
GIBSI
agriculture
coliforme fécaux
bassin versant

abstract: Une revue de littérature des concepts impliqués dans l'excrétion, le transport et le devenir des agents pathogènes a été produite. Les modèles conceptuels existants dans la littérature y sont aussi exposés. Ensuite, un modèle conceptuel, simple, d'excrétion et de transport des agents pathogènes a été développé et intégré au système de modélisation intégrée de l'eau par bassin  versant, GIBSI (Gestion Intégrée par Bassin versant à l'aide d'un Système Informatisé). Sur chaque unité spatiale de simulation (sous bassin versant élémentaire), et pour chaque jour, TransPath simule l'excrétion, l'entreposage, l'épandage (sur les occupations de sols agricoles), la mortalité, le partitionnement, les transports particulaire, libre et hypodermique ainsi que l'excrétion directe du fumier/lisier au cours d'eau. Les concentrations simulées sont globalement du même ordre de grandeur que les concentrations mesurées et la distribution des concentrations simulées est semblable à celle des concentrations mesurées sur le sous-bassin du Bras d'Henri pour les années 2000 à 2003. Toutefois, les grandes concentrations associées aux événements de précipitations, d'érosion et de transport sont difficilement reproduites. Dans l'optique où GIBSI est conçu pour comparer différents scénarios de gestion agricole entre eux, cet inconvénient n'est pas un problème. Les sensibilités absolue et  relative très élevées du coefficient de partitionnement et de la proportion d'animaux ayant un accès direct au cours d'eau corroborent l'importance accordée à ces processus lors de la conception du modèle TransPath, et ce en accord avec la littérature. Plusieurs informations théoriques seraient nécessaires pour améliorer la modélisation conceptuelle et plusieurs types de données observées sur le terrain seraient très utiles pour tester et caler un modèle  conceptuel comme TransPath.


identifier: Tremblay-Paquet, Émilie  (2007). Pli de détachement et sédimentation syntectonique dans un bassin d'avant-pays Tertiaire: l'anticlinal de Vilanova dans le nord-est du bassin de l'Èbre, Pyrénées Sud.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de la terre, 82 p.

subject:
sédimentation syntectonique
bassin versant
géometrie
Èbre
Vilanova
Pyrénées

abstract: L'interaction entre la sédimentation et la tectonique dans les Pyrénées espagnoles peut facilement être étudiée compte tenu de la qualité des affleurements. La présence  d'horizons évaporitiques dans la séquence sédimentaire du nord-est du bassin de l'Èbre permet la déformation du front tectonique des Pyrénées orientales de se propager le long  de ces horizons. Des plis de détachement accompagnent ces décollements et sont souvent associés à des growth strata. Pour déterminer si l'anticlinal de Vilanova est un pli de  détachement et s'il contient des growth strata, des données de terrain et de sismique réflexion sont combinées. En plus d'une analyse structurale conventionnelle, la géométrie du pli est analysée en produisant deux coupes structurales perpendiculaires à sa trace axiale qui intègrent une interprétation de profils sismiques et des données de surface. L'anticlinal de Vilanova est un pli de détachement tel que défini par Vergés et al. (1996) parce qu'il est composé d'unités sédimentaires compétentes au-dessus d'un horizon incompétent, le sel de la Formation de Cardona, dans lequel est situé un décollement et dont le raccourcissement est dû au plissement. Les unités sous le décollement basal ne sont pas déformées. Les formations de Castelltallat et de Barbastro sont considérées comme des dépôts syntectoniques, des growth strata. Les paléocourants dans ces dépôts ont été déviés par l'anticlinal de Vilanova sur son flanc sud-est. L'angle d'ouverture γ de ces unités est plus grand que celui des unités plus anciennes et des discordances angulaires locales entre les unités sont reconnues. De plus, il y a un nombre plus élevé de changement vertical de faciès sur le flanc nord-ouest que sur le flanc sud-est à l'intérieur des unités syntectoniques. L'augmentation rapide de la granulométrie dans la séquence sédimentaire et l'évolution de faciès lacustres à des faciès continentaux fluviaux confirment l'influence de la progression vers le sud des chevauchements pyrénéens lors de la sédimentation. Finalement, l'interaction entre la sédimentation et la tectonique dans la région d'étude permet d'affirmer que l'anticlinal de Vilanova s'est développé à partir du Chattien (29 Ma).


identifier: Xhardé, Régis  (2007). Évaluation du potentiel des techniques aéroportées vidéographique et LiDAR appliquées à l'étude des risques naturels en milieu côtier.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de la terre, 285 p.

subject:
vidéographique
LiDAR
risques naturels
photogrammétrie
vidéogrammétrie
érosion
côtier
littoral

abstract:
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Les problèmes liés à l'érosion côtière sont une source de préoccupation croissante et les
prédictions concernant le réchauffement climatique mondial et la hausse du niveau marin
ne font qu'accroître les inquiétudes à ce sujet. Les techniques de relevés par télédétection
aériennes, grâce à leur capacité à collecter rapidement de grandes quantités de données de
façon relativement précise et fiable sur de grandes portion de côtes, apparaissent comme
des outils de mesure intéressants. C'est dans ce contexte que s'inscrit cette recherche
doctorale. Ses objectifs sont d'évaluer deux nouvelles techniques de relevés aériens, le
LiDAR et la vidéogrammétrie à haute résolution, de déterminer leurs apports respectifs à
l'étude de l'érosion côtière et de développer un indice de vulnérabilité côtière intégrant
ces nouvelles données afin d'aider à la gestion des risques naturels côtiers.
L'analyse des données collectées lors de deux campagnes aériennes de mesure réalisées
en Gaspésie a permis de mettre en évidence d'importantes différences entre ces deux
systèmes, tant au niveau de la précision des mesures que des applications potentielles.
Ainsi, le système vidéogrammétrique utilisé ici se caractérise par des erreurs planimétriques
de 1 à 2 m et des erreurs verticales de 2,5 à 1l m, le rendant peu adapté aux
relevés topographiques et limitant son usage à des applications de cartographie 2D. Le
LiDAR, pour sa part, présente une erreur moyenne de positionnement horizontal de 9 cm
et un RMS de 13 cm, tandis qu'une erreur verticale systématique de 5 à 6 cm a été mise
en évidence. À celle-ci s'ajoute d'autres erreurs qui résultent des erreurs horizontales du
système ainsi que des caractéristiques physiques du terrain. Une relation linéaire entre
l'erreur verticale et la pente du terrain a ainsi été mise en évidence. Les LiDAR
aéroportés apparaissent donc particulièrement intéressants pour collecter rapidement de
grandes quantités de données topographiques sur de larges portions de territoire avec des
exactitudes de l'ordre de 5 cm à 60 cm et une densité de couverture de 4 à 10 mesures par
10 m2. L'existence d'encoches d'érosion basales ou de surplombs dans les falaises
marines constitue cependant une limitation importante aux relevés aériens LiDAR. Cette
étude a permis de préciser les cas où la profondeur des encoches ou des surplombs
peuvent être obtenus à partir des données LiDAR.
Sur la base de ces spécificités, une méthode de calcul permettant d'évaluer la vulnérabilité
côtière à court et moyen termes et à grande échelle a été proposée. Cette méthode
intègre les données provenant de ces deux sources d'information et vise à tirer avantage
de leur complémentarité. Un indice de vulnérabilité côtière (IVC) prenant en
considération les risque liés à l'érosion côtière, les risques d'inondation et les risques
d'éboulements et de glissements de terrain a ainsi été développé en fonction de certains
paramètres pouvant être obtenus au moyen de ces deux techniques. Parmi les 1l variables
quantitatives et semi-quantitatives choisies, 9 se rapportent à des caractéristiques
terrestres (géologiques, géomorphologiques ou géographiques) et 2 concernent des paramètres
marins (hydrodynamiques). Les IVC ont été ensuite déterminés pour 9 sites
d'étude répartis le long de la côte méridionale de la Gaspésie. Tous les IVC des littoraux
des sites étudiés se répartissent entre 2 classes seulement, à savoir les côtes de faible
vulnérabilité qui représentent 18,4 % des littoraux étudiés, et les côtes de vulnérabilité
modérée qui en constituent 81,6 %, indiquant ainsi que les nombreux problèmes liés à
l'érosion observés sur ces sites, sont dus essentiellement par la grande proximité des
infrastructures humaines et non pas à une vulnérabilité particulièrement élevée du littoral
à l'érosion.
Enfin, un certain nombre de limitations à cette recherche doctorale sont soulevées dans la
discussion finale et de futurs développements sont abordés en vue de progresser vers un
indice de vulnérabilité côtière global, multidisciplinaire et multi-sources, qui permettrait
des pré-dictions de risque fiables et une gestion efficace, intelligente et harmonisée du
littoral par tous les intervenants impliqués.


identifier: Zheng, Xue-Jing  (2007). PAHs removal from municipal wastewater sludge using chemical, electrochemical and biological treatments.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 210 p.

subject:
Hydrocarbure aromatique polycyclique
HAP
eaux usées
boues municipales
électrochimie
épuration

abstract: Les HAPs ont été largement étudiés, puisqu'ils sont présents dans presque tous les écosystèmes et sont très toxiques. Du fait de leur forte hydrophobicité, laquelle est liée à la présence de cycles aromatiques, ces molécules s'adsorbent fortement aux matières particulaires des sols, des sédiments ou des boues, ce qui les rend peu accessibles à la biodégradation. Dans le cadre de cette recherche, les performances de différents procédés de traitement des boues ont été évalués pour l'élimination de 11 HAPs (5.5 mg de chaque BAP kg-1 MS) préalablement additionnés à des boues d'épuration. Deux procédés biologiques (la digestion aérobie mésophile (MAD) et le procédé simultané de digestion des boues et de lixiviation des métaux (METIXBS)) ont été testés afin d'évaluer leur capacité de biodégrader les HAPs. En parallèle, deux procédés chimiques (METIX-AC et STABIOX) et un procédé électrochimique (ELECSTAB) ont été  testés afin de mesurer l'élimination des HAPs par ces procédés oxydatifs. De plus, la solubilisation des HAPs à partir des boues suite à l'addition d'un surfactant non-ionique (Tween 80) a aussi été explorée. Les meilleurs rendements d'élimination des HAPs ont été obtenus par les  procédés biologiques (MAD et METIX-BS) avec plus de 95% d'enlèvement des HAPs à 3 cycles après une période de traitement de 21 jours. L'ajout de Tw80 lors de l'opération du procédé MAD a permis de hausser le taux d'enlèvement des BAPs à 4 cycles. De plus, plus de 45% des HAPs à 3 cycles ont été enlevés à partir des boues d'épuration par METIX-AC et approximativement 62% d'enlèvement des HAPs à 3 cycles par le processus ELECSTAB. Cependant, peu d'enlèvement (< 35%) pour des HAPs à 3 cycles par STABIOX. Aucun des  procédés testés ne s'est avéré efficace pour l'élimination des HAPs à haut poids moléculaire (=5 cycles) à partir des boues d'épuration.


identifier: Beauchesne, Isabel  (2008). Enlèvement par voie électrochimique des métaux de boues d'épuration biologiques municipales.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 326 p.

subject:
métaux
boues d'épuration
électrochimie
municipales oxydoréduction
lixiviation
décontamination

abstract:
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ce résumé n’a pas été possible en raison de limitations techniques. La version correcte de ce
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Les boues d’épuration sont des matières résiduelles fertilisantes. En ce sens, elles peuvent
constituer d’excellents amendements organiques et engrais pour des sols dégradés ou
encore des terres cultivées. Elles ont aussi le potentiel d’être utilisées comme matière
première économique pour la production de dérivés microbiens d’intérêt commercial.
Toutefois, leur contenu souvent trop élevé en contaminants, tels les métaux toxiques et les
pathogènes, restreint leur valorisation.
Le présent travail vise l’élaboration d’un procédé électrochimique de traitement de boues
d’épuration municipales contaminées principalement par des métaux. Plus précisément, le
traitement permet d’éliminer les contaminants réglementés pour leur épandage, par
lixiviation en milieu acide et électrodéposition simultanées, tout en préservant leurs
propriétés fertilisantes, et ce, à un coût abordable. Un tel procédé permet que la
neutralisation de la boue soit effectuée avant l’étape de séparation solide/liquide, ce qui
améliore la déshydratabilité de la boue comparativement à un procédé de décontamination
par lixiviation chimique. Cela permet aussi d’obtenir directement un effluent et une boue
de qualité environnementale élevée, sans aucune production de résidus contaminés.
Différents essais ont été réalisés en variant principalement la surface active des électrodes,
la distance interélectrode, la densité de courant et le pH du milieu. Aussi, la possibilité
d’ajouter des électrolytes pour améliorer la conductivité du milieu a été envisagée. Des
essais ont été réalisés en utilisant des cellules électrochimiques cylindriques, à électrodes
concentriques, et des cellules parallélépipédiques. Le contenu en Cu dans les phases
solides et liquides des boues, avant et après traitement, était le principal paramètre suivi.
L’électrodéposition du Cu sur les électrodes était aussi calculée.
Il s’est avéré que la configuration des électrodes, planes ou cylindriques, n’a pas d’impact
majeur sur les rendements du procédé. En effet, tant et autant que les paramètres
électriques de cellule optimisés sont maintenus (surface anodique de 39 cm²/cm³, surface
cathodique de 168 cm²/cm³, distance interélectrodes de 2 cm), ainsi qu’une certaine
turbulence dans le milieu, la configuration importe peu. Toutefois, une efficacité et une
efficience légèrement supérieure ont été constatées en utilisant une configuration
cylindrique à l’échelle pilote.
Différents matériaux d’électrodes ont été utilisés. Les anodes étaient en métal déployé afin
d’assurer une meilleure agitation et une certaine turbulence. Différents revêtements
déposés sur du titane ont été étudiés (oxyde de ruthénium ou Ti/RuO2, oxyde d’iridium ou
Ti/IrO2, et platine ou Ti/Pt). Les cathodes utilisées devaient idéalement être des matériaux
conventionnels, non nobles. En effet, le procédé vise non seulement la lixiviation des
métaux des boues, mais aussi une décontamination simultanée du lixiviat par
électrodéposition. En ce sens, le matériau de cathode devrait pouvoir être remplacé à faible
coût lorsque cette dernière sera surchargée de métaux. Des électrodes pleines d’acier roulé
à froid (matériau très peu dispendieux), d’acier roulé à chaud (possède une finition moins
lisse, donc potentiellement plus propre au placage), d’aluminium (léger et très conducteur,
Enlèvement par voie électrochimique des métaux de boues d’épuration biologiques municipales
mais son oxyde ne l’est que peu) et de cuivre (plus dispendieux, mais possède le meilleur
potentiel de retour à l’industrie) ont été utilisées.
Au niveau des paramètres de cellule, le titane recouvert d’oxyde d’iridium a été sélectionné
comme matériau d’anode le plus adéquat. De plus, bien que l’acier ait été sélectionné
comme matériau de cathode afin d’optimiser le traitement, les travaux ont démontré que le
cuivre, quoique plus dispendieux, pourrait aussi être utilisé, particulièrement dans une
perspective de valorisation de la cathode (retour à l’industrie) lorsqu’une boue est
essentiellement contaminée en cuivre.
L’objectif principal de la présente recherche a été atteint : un procédé électrochimique de
décontamination de boue d’épuration municipale a été développé. Un traitement
électrochimique d’une durée de 6 h exécuté à pH 1,8 s’est avéré efficace pour éliminer Cu
de la boue et obtenir une concentration suffisante pour atteindre la norme C2. Une
concentration résiduelle de 750 mg Cu/kg BS a en effet été obtenue à l’échelle pilote, à un
coût d’environ 30 $/TBS (incluant l’acide sulfurique et l’énergie). Une boue de classe C1 a
été obtenue suite à l’application du traitement, soit une concentration résiduelle de
(300 ± 80) mg Cu/kg BS, mais à un coût énergétique élevé, soit (1 000 ± 700) $/TBS.
Pour atteindre la norme C1, le procédé combiné chimique/électrochimique a donc dû être
appliqué en agitant 15 kg H2O2/TBS et 25 kg Fe3+/TBS pendant une période de 2 h avant
l’activation du générateur de courant. Une densité de courant de 15 mA/cm2 a été suffisante
pour assurer la décontamination. Une concentration résiduelle de
(200 ± 100) mg Cu/kg BS a alors été obtenue. Le procédé combiné
chimique/électrochimique s’est aussi avéré efficace pour réduire la présence d’organismes
pathogènes dans la boue et la concentration de certains polluants organiques. Les coûts de
traitement associés à l’application du procédé combiné chimique/électrochimique sont de
17 $/TBS d’acide sulfurique, de 24 $/TBS de H2O2 et 16 $/TBS de FeCl3 lorsqu’utilisés,
puis de (30 ± 2) $/TBS d’énergie pour une boue contenant 27,5 g ST/kg.
La démonstration à l’échelle pilote a été exécutée avec succès. L’application des
paramètres optimaux déterminés à l’échelle de laboratoire a permis d’obtenir une boue de
qualité environnementale C1-P1, ce qui démontre la faisabilité de l’échelle pilote. De
même, l’applicabilité du procédé en mode continu a été démontrée. La chaîne de traitement
est largement simplifiée en comparaison à un procédé de lixiviation chimique
puisqu’aucun résidu de procédé n’est produit et que la boue, et l’effluent de procédé, sont
de qualité environnementale élevée. De plus, la boue traitée, après neutralisation, présente
de meilleures caractéristiques de déshydratabilité (environ 5 points de siccité). Il en résulte
une quantité inférieure de boues à gérer et des économies pour la station d’épuration.
Finalement, le procédé développé s’est avéré efficace pour éliminer de nombreux éléments
indésirables pouvant être présents dans une boue d’épuration municipale, à maintenir la
valeur fertilisante de la boue et cela à un coût acceptable dans la conjoncture actuelle. Bien
que des recherches systématiques soient requises sur les autres éléments indésirables, les
résultats obtenus sont forts prometteurs.


identifier: Bourdillon, Rémy  (2008). Prise en compte par le logiciel Hydrotel des lacs et réservoirs à sorties multiples.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 236 p.

subject: Hydrotel lacs réservoirs logiciel CEQUEAU algorithme modélisation hydrodynamique

abstract:
Dans le cadre de ce projet, un effort particulier a été porté sur la modélisation des lacs
qui, par leur étendue et leur nombre, conditionnent fortement la forme des écoulements
dans le Nord québécois. Le commencement logique était de déterminer comment
HYDROTEL prenait en compte ces éléments du réseau hydrographique, et de lister ce
qui pouvait être ajouté à cette modélisation. Le cas des lacs à sorties multiples, rencontré
fréquemment dans ce type de région, mais aussi un peu partout dans le monde, au moins
durant une partie de l'année, a eu droit à un traitement particulier. Il s'agit là d'un point
important pour la production hydroélectrique dans un souci d'évaluation précise des
apports.
Pour effectuer une telle modélisation, il est nécessaire de connaître la relation liant niveau
du lac et débit sortant à chacun des exutoires. Il faut aussi modifier l'algorithme existant
de traitement des lacs dans HYDROTEL afin que celui-ci soit capable d'aborder de tels
cas.
L'algorithme produit a été validé de manière théorique sur un exemple simple, ce qui a,
en outre, permis de mettre en évidence l'existence d'un critère de convergence à respecter
lors de la mise en place d'une simulation.
Le logiciel CEQUEAU, autre réalisation de l'INRS-ETE, est également doté d'un
algorithme de calcul des écoulements dans les lacs. Ce programme, qui nécessite lui aussi
la connaissance des relations niveau/débit, a été implémenté à HYDROTEL pour ensuite
être comparé avec la méthode utilisée jusqu'à présent. C'est l'exemple du lac Ludger
(Laurentides) qui a été utilisé à cette fin. Les résultats montrent l'intime proximité qui
existe entre ces deux algorithmes, qui parviennent tous deux à modéliser l'écoulement de
manière satisfaisante.
Pour aider l'utilisateur du programme qui ne dispose pas toujours d'autant de données
qu'il le souhaiterait, une méthode a été développée pour permettre d'approximer une telle
relation. Elle est basée sur la modélisation hydrodynamique 2D et fait appel à un autre
outil de simulation, en l'occurrence le logiciel MODELEUR/HYDROSIM, développé lui
aussi à l'INRS-ETE. Le cas de figure choisi a été celui du lac Kénogami (Saguenay-Lac-Saint-
Jean), parce qu'il existait une application HYDROTEL de son bassin versant qui ne
traitait pas explicitement des deux sorties.
Ce projet a permis d'acquérir de nombreuses connaissances sur le fonctionnement des
lacs, en particulier sur les éléments influençant les écoulements dans ces derniers. Cette
expertise est un précieux atout pour qui veut s'employer à modéliser les processus
hydrologiques dans des zones telles que le Québec septentrional, et qui sera
irrémédiablement amené à prendre en compte cette problématique.


identifier: Carrier, Marc-André  (2008). Synthèse hydrogéologique du nord du Ghana.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de la terre, 259 p.

subject:
hydrogéologie
Ghana
eau souterraine
gestion
développement

abstract:
Le développement durable des ressources en eau souterraine requiert avant tout une
bonne compréhension de l'hydrogéologie régionale. Dans les régions semi-arides telles
que le nord du Ghana, ce développement durable s'avère d'autant plus essentiel
puisque l'eau souterraine constitue souvent la seule source d'eau potable disponible ou
exploitable pour les communautés rurales. L'implantation de puits productifs dans ces
communautés demeure toutefois problématique dans certains secteurs où l'information
est inexistante ou difficilement accessible et certains aspects de l'hydrogéologie
régionale demandent à être approfondis. Dans ce contexte, cette étude vise à améliorer
la gestion et le développement des ressources en eau souterraine du nord du Ghana par
l'inventaire, la collecte et la synthèse de l'information hydrogéologique existante, de
même que par des travaux de terrain ciblés visant à compléter cette information. Cette
étude a été réalisée dans le cadre d'un projet supporté par l'Agence Canadienne de
Développement International (Hydrogeological Assessment project, HAP).
La zone à l'étude, qui couvre 97 704 km² et représente environ la moitié nord du Ghana,
est bordée par le Togo à l'est, la Côte d'Ivoire à l'ouest et par le Burkina Faso au nord.
La majeure partie du Ghana se situe sous 300 m d'élévation et le pays est généralement
considéré comme des basses terres. Le climat du nord du Ghana est caractérisé par des
températures annuelles élevées (~28°C) et une saison des pluies relativement courte
(~juin-oct.) avec une pluviométrie moyenne annuelle de 990 mm. La végétation,
principalement contrôlée par le climat, change graduellement d'une forêt humide
tropicale dans le sud-ouest de la zone d'étude vers la savane soudanaise dans le nord.
La rivière Volta possède le plus grand bassin au Ghana et ses tributaires drainent la
totalité de la zone d'étude. Dans le nord du Ghana, les contextes géologiques simplifiés
peuvent se résumer à deux principales unités: les roches du socle Précambrien (42 %
de la zone d'étude) et les roches paléozoïques du bassin sédimentaire Voltaian (VSB)
(58 %). La majorité des roches consolidées sont altérées en surface. L'épaisseur de ces
altérites (ou régolite) est en moyenne inférieure à 30 m mais peut atteindre 140 m autour
de Wa.
L'inventaire et la collecte de l'information hydrogéologique existante réalisés pour le nord
du Ghana ont notamment permis de répertorier et numériser les articles et rapports
pertinents ainsi que de les distribuer aux diverses institutions et organisations impliquées
dans le secteur de l'eau souterraine. Les principales couches d'information
géographique ont été obtenues de différentes organisations et le contenu de 6 bases de
données a été validé et consolidé en une base de données qui servira d'assise pour les
futurs projets hydrogéologiques. Des données de terrain ciblées ont été collectées
notamment par l'intermédiaire du forage et de la construction de 12 puits de surveillance,
qui viennent supplémenter le réseau de suivi existant du Water Resources Commission.
Ces puits ont été soumis à un essai de pompage et à des levés géophysiques. Les
fluctuations du niveau d'eau de même que la qualité de l'eau souterraine de ces puits
font l'objet d'un suivi depuis octobre 2007. Des travaux de terrain spécifiques à
l'évaluation de la recharge ont également été réalisés afin d'appliquer la méthode du
bilan de masse des chlorures.
L'information et les données réunies au cours du projet ont permis de préciser la nature
des deux principaux contextes hydrogéologiques, soient le bassin sédimentaire Voltaian
(VSB) et le socle Précambrien. Dans les roches cristallines du socle, la partie inférieure
du saprolite est définie comme un aquifère à nappe fuyante mais elle agit principalement
comme réservoir d'eau souterraine alimentant les fractures perméables sous-jacentes,
qui fournissent généralement la majeure partie du débit. La partie inférieure du saprolite
peut également fournir une quantité d'eau appréciable lorsque l'altération des roches a
permis une augmentation substantielle de la conductivité hydraulique. Dans le VSB,
l'aquifère principal est généralement situé au niveau du roc fracturé puisque le régolite
est souvent plus mince et peut ne pas contenir une quantité d'eau suffisante pour
l'exploitation. Ceci est appuyé par les caractéristiques typiques des puits, les coupes
hydrostratigraphiques régionales et l'épaisseur interpolée du régolite qui ont été dérivées
de la base de données consolidée. Les variations de l'élévation de la surface et de
l'épaisseur du régolite observées sur les coupes pourraient aussi indiquer la présence
d'aquifères isolés. Des statistiques générales sur les paramètres hydrogéologiques ont
été calculées pour chacun de ces contextes. Les taux de succès des puits forés ont
aussi été estimés à l'aide d'études antérieures compilées. Les taux de succès
représentatifs varient selon les régions, de 32 % (Tolon Kumbugu) à 82 % (Bawku East),
et sont en moyenne plus faibles dans le VSB que dans le socle Précambrien.
Dans certaines régions, des problèmes localisés de qualité d'eau souterraine ont été
identifiés. On dénote entre autre des concentrations en fluorures excédant les critères de
l'Organisation Mondiale de la Santé dans la région de Bongo-Bolgatanga et dans la
partie est du VSB. Un autre problème est relié aux faibles valeurs de pH couplées à de
fortes concentrations en fer et en manganèse. Ce problème concerne les aspects
esthétiques de l'eau et affecte aussi la durabilité des infrastructures exploitant l'eau
souterraine dans certaines régions (e.g. autour de Wa). Les données collectées dans ce
projet ont permis de fournir des statistiques régionales pour le nord du Ghana ainsi que
de l'information sur la distribution spatiale des valeurs et des concentrations de plusieurs
paramètres géochimiques.
La recharge a été évaluée à l'aide de deux méthodes, le bilan hydrologique dans la zone
non saturée (SMB) à partir des données météorologiques et le bilan de masse des
chlorures dans la zone non saturée (CMB) à partir de l'analyse de l'eau interstitielle
d'échantillons de sol prélevés dans le cadre du projet. Les taux de recharge estimés
varient de 1.8 à 15.9 % (19-205 mm) des précipitations moyennes annuelles pour le
SMB et de 1.5 à 10.6 % (16-108 mm) pour le CMB. Puisque ces deux méthodes ne
peuvent évaluer que la recharge diffuse et que les travaux antérieurs suggèrent une
importante recharge localisée, des travaux supplémentaires seraient requis afin de
mieux caractériser la recharge totale. Les taux d'extraction d'eau souterraine estimés ne
représenteraient qu'une faible proportion de la recharge, soit entre 0.1 % et 1.3 % de la
recharge annuelle estimée par le SMB. Les ressources en eau souterraine pourraient
donc jouer un plus grand rôle pour l'approvisionnement en eau dans le nord du Ghana,
autant dans les communautés rurales que dans les petites villes. Malgré le fait que les
taux d'extraction d'eau souterraine estimés soient considérés trop faibles pour affecter
significativement le bilan hydrologique régional, des efforts devraient être déployés pour
assurer une gestion durable des ressources en eau souterraine puisqu'un
développement accru de ces ressources est imminent. Bien que ce projet ait fourni
l'assise pour une telle approche en synthétisant l'information disponible, des travaux
additionnels sont requis pour combler les lacunes identifiées et ainsi fournir une
meilleure représentation de l'hydrogéologie régionale du nord du Ghana.
Dans ce contexte, le HAP, qui est étroitement lié à cette étude, a été prolongé pour une
seconde phase afin de mettre en oeuvre certaines de nos recommandations. Cette
extension inclura notamment l'application de la méthode du bilan de masse des
chlorures dans la zone saturée, la modélisation numérique de l'écoulement d'eau
souterraine pour deux bassins sélectionnés et une caractérisation géochimique
régionale de l'eau souterraine dans le nord du Ghana.

Abstract

A thorough understanding of regional hydrogeology is the necessary basis for
sustainable development of groundwater resources. This is particularly true for semi-arid
areas such as northern Ghana where groundwater is often the most feasible option and
the main source for water supply in rural communities. The construction of reliable wells
satisfying rural community needs is however problematic in some areas where
information is inexistent or not readily accessible and certain aspects of regional
hydrogeology require further investigation. In this context, this study aims to improve
groundwater resource management and development in northern Ghana through the
inventory, collection and synthesis of existing hydrogeological information, as weil as by
targeted field work intended to complement this information. This study was carried out
as part of the Hydrogeological Assessment Project (HAP) supported by the Canadian
International Development Agency.
The study area covers approximately 97 704 km² and roughly consists of the upper half
of the Ghana, which is located between Togo to the east, Ivory Coast to the west and
Burkina Faso to the north. With a large part of the country below 300 m of elevation,
Ghana is generally considered as lowland. The climate in northern Ghana is
characterized by high annual temperatures (~28°C) and a relatively short (~June to
Oct.) but intense rainy season with an average annual rainfall around 990 mm.
Vegetation, which is mainly controlled by climate, grades from moist tropical forest in the
south-west of the study area to Sudan savannah in the north. The Volta River has the
largest basin in Ghana and its tributaries drain the entire study area. The simplified
geological contexts of northern Ghana can be summarized in two main geological units:
Precambrian basement rocks (42 % of the total study area) and Palaeozoic rocks from
the Voltaian sedimentary basin (VSB) (58 %). Most of the consolidated rocks in northern
Ghana are overlain bya weathered layer (regolith) that is generally less than 30 m thick
but that can be as thick as 140 m in the Wa district.
The inventory and collection of existing hydrogeological information that were carried out
in northern Ghana notably allowed relevant publications and reports to be registered,
electronically preserved and disseminated among stakeholders of the water sector. The
main GIS layers were obtained from various organizations and data from 6 electronic
data bases were validated and consolidated in one database to serve as a basis for
future hydrogeological projects in northern Ghana. Targeted field work notably involved
drilling and construction of 12 new monitoring wells that supplemented the existing Water
Resources Commission monitoring well network. These wells were submitted to
pumping tests and geophysical borehole logging. Groundwater level as well as
groundwater quality monitoring of these wells has been initiated in October 2007 and is
still ongoing. Specific field work including rainfall and soil sampling was also undertaken
for the evaluation of groundwater recharge through the chloride mass balance method.
Collected data and information allowed a better definition of the two main
hydrogeological contexts, the Precambrian basement and the Voltaian sedimentary
basin. In crystalline rocks, the lower part of the saprolite is defined as a leaky aquifer but
mainly acts as a reservoir of groundwater feeding the underlying permeable fractures
which would provide most of the yield. The lower part of the saprolite can also provide
significant amounts of water when weathering has enhanced hydraulic conductivity. In
the VSB, the main aquifer is generally located in fractured rock as the regolith is often
thinner and may not store significant amounts of water. This is supported by typical
borehole characteristics, regional hydrostratigraphic cross sections and interpolated
regolith thickness which were derived from the consolidated database. Variations in
surface topography and regolith thickness observed on cross sections could also lead to
localized and isolated aquifers. General statistics on key hydrogeological parameters
were summarized for both hydrogeological contexts. Potential drilling success rates were
also estimated using data from existing reports. Representative drilling success rates
which vary by region range from 32 % (Tolon Kumbugu) to 82 % (Bawku East) and are
on average lower for the VSB than for the Precambrian basement.
In some areas, localized groundwater quality problems were identified, notably high
fluoride concentrations exceeding World Health Organization guideline values in the
Bongo-Boigatanga area and in the eastern part of the VSB. Another problem is related to
low pH values coupled to high iron and manganese concentrations. This causes water
aesthetic problems and affects the sustainability of groundwater production
infrastructures in somme areas (e.g. around Wa). Data collected under this project
provided regional figures for the whole northern Ghana as well as information on spatial
distribution of values and concentrations for numerous geochemical parameters.
Groundwater recharge was evaluated with two methods, the soil moisture balance
(SMB) based on climate data and the chloride mass balance (CMB) based on analyses
of soil water extracted from soil samples collected under HAP. Estimated recharge rates
range from 1.8 to 15.9 % (19-205 mm) of average annual rainfall for SMB and 1.5 to
10.6 % (16-108 mm) of average annual rainfall for CMB. Since previous work suggests
that localized recharge represents a major portion of the overall recharge, additional
work would be required to better assess the overall recharge processes and magnitude.
Estimated groundwater production would represent a relatively low proportion of
recharge, Le. between 0.1 % and 1.3 % of average annual recharge from SMB
estimates. Groundwater could thus provide a greater supply of potable water in northern
Ghana, either for rural communities or small towns. Even though actual groundwater
production in Ghana is considered too small to affect the regional water balance, efforts
should be put towards the sustainable management of groundwater resources as an
increase in groundwater production is imminent. While this project has provided a basis
for such an approach by synthesizing available hydrogeological data and consolidating
existing databases, additional work is required to fill important data gaps and provide a
more complete picture of northern Ghana hydrogeology.
In this context, the HAP, which is closely linked to this study, was extended for a second
phase to implement some of our recommendations. This extension will notably include
the implementation of the chloride mass balance in the saturated zone, numerical
modeling of groundwater flow in two selected basins and a regional geochemical
characterization of groundwater in northern Ghana.


identifier: Chappaz, Anthony  (2008). Géochimie du molybdène, du rhénium et de l'uranium dans les sédiments de lacs du Bouclier canadien et des Appalaches.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 200 p.

subject:
géochimie
molybdène
rhénium
uranium
lacustre
acides
alcalin
sédiments
lacs
Bouclier canadien
Appalaches

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.

Cette recherche avait pour but de contribuer à mieux connaître la géochimie du
molybdène (Mo), du rhénium (Re) et de l’uranium (U) en milieu lacustre. Les enregistrements
sédimentaires de ces éléments sont utilisés par d’autres auteurs pour reconstituer les conditions
environnementales aquatiques antérieures. Pour atteindre notre objectif, trois lacs acides du
Bouclier canadien et un lac alcalin des Appalaches furent étudiés. Pour chacun de ces lacs, nous
avons déterminé les distributions verticales du pH et des concentrations en Mo, Re, U, Fe, Mn,
ΣS(-II), cations majeurs (Ca, K, Mg, Na), anions majeurs (Cl, SO4) et C organique et inorganique
dissous dans les eaux interstitielles des sédiments. Les activités en 210Pb et 137Cs et les teneurs en
Mo, Re, U, Fe, Mn, Al, S réduit volatilisé par acidification et en Corg ont aussi été mesurées dans
des carottes de sédiment prélevées aux mêmes sites. Des échantillons de matériel diagénétique
prélevés avec des plaques de Teflon insérées dans les sédiments d’un des lacs ont aussi été
analysés pour plusieurs des éléments déjà mentionnés.
La modélisation des profils de Mo, de Re et d’U dans les eaux interstitielles avec une
équation de transport-réaction a permis de dévoiler les taux des réactions dans lesquelles sont
impliqués les éléments et à identifier objectivement les couches sédimentaires dans lesquelles se
produisent les réactions. La connaissance des taux de production et de consommation des
éléments dans les eaux interstitielles a ensuite servi à estimer les teneurs des éléments ajoutés ou
soustraits à la phase solide lors de la diagenèse précoce et, subséquemment, à reconstituer les
teneurs des éléments dans les particules au moment de leur dépôt, de même que les variations
chronologiques du flux de dépôt des éléments d’origine atmosphérique à l’interface eau-sédiment.
La richesse de notre jeu de données géochimiques nous a enfin permis de vérifier ce
que prédit la thermodynamique vis-à-vis de la précipitation dans les sédiments anoxiques de
plusieurs phases minérales distinctes suggérées dans la littérature. Préalablement à ces différents
traitements de données, la spéciation des éléments dans les eaux interstitielles avait été calculée à
l’aide de modèles thermodynamiques et la datation des sédiments déterminée par les modèles
géochronologiques courants.
Nous montrons que, par rapport à la croûte terrestre, les sédiments des quatre lacs étudiés
sont enrichis en Mo et Re mais ne le sont pas ou très peu en U. Par modélisation diagénétique,
nous avons conclu que la plus grande proportion des enrichissements en Mo ne s’explique pas par
la formation de Mo authigène mais par des apports anthropiques, lesquels proviennent
essentiellement de l’atmosphère. Par contre, une proportion importante du Re s’accumule dans
les sédiments suite à la fixation du Re dissous de la colonne d’eau qui diffuse à travers l’interface
eau-sédiment. À 10 cm de profondeur dans les sédiments de certains lacs, le Re authigène peut
représenter jusqu’à 50% et plus du Re total mesuré. Cependant, l’abondance du Re authigène
dans les sédiments est insuffisante pour expliquer les enrichissements décelés, ce qui suggère que
les sédiments sont aussi contaminés par des apports atmosphériques de Re. Nous démontrons que
la combustion du charbon et les émissions dans l’atmosphère des fonderies furent les sources de
contamination les plus probables en Mo et en Re dans les lacs étudiés.
La mise en évidence que les oxyhydroxydes de Fe sont des substrats importants sur
lesquels le Mo et, dans une moindre mesure, l’U s’adsorbent lorsque ces composés sont présents
dans les sédiments de surface compte aussi parmi les résultats novateurs de cette recherche. Des
calculs thermodynamiques de spéciation et d’état de saturation et la confrontation des prédictions
découlant de ces calculs avec les profils du sulfure dissous suggèrent que le Re est consommé
dans les eaux interstitielles suite à sa précipitation sous la forme ReS2(S). La formation de ce
solide dans les sédiments requiert la réduction du ReVIIO4
- en ReIV(OH)4 et la présence de
concentrations micro-molaires en sulfure dissous. Par ailleurs, la comparaison des rapports
molaires U:Corg et U:Fe mesurés dans le matériel diagénétique à ceux mesurés dans les sédiments
d’un de nos lacs, celui dont l’hypolimnion est oxygéné en permanence, et une corrélation
significative entre l’U et le Corg en phase solide dans le lac des Appalaches indiquent que l’U non
détritique dans les sédiments lacustres est principalement lié à la matière organique issue du
bassin versant. Contrairement aux prédictions de différents auteurs, nous en sommes aussi venus
à la conclusion que la précipitation dans les sédiments de solides tels que UO2(S), U3O7(S) and
U3O8(S) est improbable.


identifier: Cooper, Sophie  (2008). L'importance relative de l'eau et de la nourriture comme vecteurs d'accumulation du cadmium chez le bivalve d'eau douce Pyganodon grandis.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 279 p.

subject:
eau
nourriture
cadmium
bivalve
eau douce
Pyganodon grandis
algues

abstract:
La dégradation des écosystèmes aquatiques marins et d’eaux douces par les
contaminants, tels que les métaux, est étudiée depuis plusieurs décennies. Dans ce
domaine, l’utilisation de mollusques comme biomoniteurs se fait de plus en plus
commune. En effet, les mollusques sont utilisés pour évaluer l’étendue et l’impact de la
pollution métallique dans une région. Leur durée de vie relativement longue, leur
tolérance à des concentrations internes élevées de métaux et leur taux de dépuration lent
permettent l’utilisation de mollusques comme biomoniteurs à long terme. Cependant, la
très grande majorité des études consacrées à l’accumulation des métaux chez les
mollusques se sont portées sur des espèces marines. Quelques efforts récents ont été faits
ces dernières années pour ajouter des espèces d’eau douce à la liste de biomoniteurs; un
candidat potentiel serait le bivalve Pyganodon grandis.
De nombreuses études récentes, qui ont suivi les changements spatiaux et temporaux des
concentrations en Cd chez ce bivalve, ont démontré qu’il y a une bonne relation entre les
concentrations en Cd chez P. grandis et les concentrations de Cd dans son
environnement. Cependant, ces études n’ont pu déterminer par quel(s) vecteur(s), l’eau
ou la nourriture, provenait le Cd. Avant que P. grandis ne puisse être pleinement
exploité comme biomoniteur, il serait important de savoir si ce mollusque accumule les
métaux par ingestion ou via l’eau ambiante (ou par les deux vecteurs).
L’objectif global de cette étude était donc de déterminer l’importance relative de l’eau et
de la nourriture comme vecteurs d’accumulation de Cd chez le bivalve d’eau douce
Pyganodon grandis. Afin d’évaluer l’importance relative de chaque vecteur comme
source de Cd, le bivalve devait être exposé à une source de Cd à la fois, c'est-à-dire des
expositions séparées au Cd aqueux et alimentaire. Les résultats de ces expériences ont
été intégrés dans un modèle de bioaccumulation qui a permis de prédire l’importance de
chaque vecteur pour divers scénarios d’exposition.
Des spécimens adultes de P. grandis ont été recueillis dans un lac peu contaminé de la
région de Rouyn-Noranda et transportés au laboratoire à Québec afin d’établir une
culture mère. Dans une première série d’expériences, les bivalves ont été exposés à une
gamme de concentrations de Cd dissous (0,1; 0,5; 5 et 20 nM) pour une période de 96 h.
Afin de faciliter l’alimentation des animaux, les bivalves ont été enlevés de l’aquarium
d’exposition et mis dans une chambre expérimentale, remplie d’eau non contaminée, et
nourris avec des algues non contaminées. Les taux de filtration des bivalves ont été
mesurés durant ces périodes d’alimentation. Dans des expériences subséquentes, les
bivalves ont été nourris d’algues vertes (Pseudokirchneriella subcapitata) contaminées
en Cd pendant 4 périodes d’alimentation de 4 h. Après la dernière exposition, les
bivalves ont subi une période de dépuration de 8 j. Les taux de filtration des bivalves ont
été mesurés durant l’expérience d’alimentation afin de calculer les taux d’ingestion des
bivalves et l’efficacité d’assimilation du Cd ingéré. Dans une dernière expérience, la
répartition subcellulaire du Cd a été déterminée chez des bivalves exposés au Cd aqueux
ou alimentaire dans le but d’observer si l’accumulation du Cd dans les fractions
subcellulaires changeait selon la provenance du métal.
Nos résultats ont montré que le devenir interne à court terme du Cd chez P. grandis
dépend de la provenance du métal. Lorsque le Cd provient de la phase aqueuse, la
majorité du Cd s’accumule dans les branchies des bivalves, notamment dans les
granules, tandis que lorsque le Cd provient d’une source alimentaire, le Cd se dirige
surtout vers la glande digestive où il s’associe à la fraction cytosolique de cet organe.
Nos expériences ont aussi démontré que le taux de filtration a une influence significative
sur l’accumulation du Cd dans les branchies de P. grandis, les concentrations de Cd
branchial étant plus élevées chez les animaux ayant un taux de filtration élevé. D’autres
expériences seraient cependant nécessaires afin d’explorer l’influence du taux de
filtration sur l’accumulation du Cd chez P. grandis. D’autre part, les expériences avec le
Cd alimentaire ont démontré que le taux d’ingestion influait sur l’efficacité
d’assimilation du Cd alimentaire, l’efficacité d’assimilation étant plus élevée chez les
animaux ayant un taux d’ingestion faible.
Les résultats de cette thèse, obtenus dans des conditions de laboratoire, suggèrent que
l’eau est la source majeure de Cd chez P. grandis dans son habitat naturel. Cette
conclusion aidera dans l’interprétation des variations spatiales et temporelles des
concentrations en Cd chez P. grandis, puisque nous pourrons dorénavant présumer que
ces variations reflètent des changements qui ont eu lieu dans les concentrations de Cd
dissous. Cependant, le modèle de bioaccumulation du Cd utilisé durant cette étude n’a
pu prédire de manière satisfaisante la concentration de Cd branchiale mesurée chez les
bivalves recueillis de lacs de la région de Rouyn-Noranda, les concentrations prédites
étant jusqu’à 10 fois inférieures aux concentrations mesurées. Nos expositions au Cd
aqueux et alimentaire menées au laboratoire n’ont pas été conçues pour simuler les
conditions du terrain. Par exemple, la concentration en Ca dissous retrouvée dans l’eau
synthétique utilisée pour l’exposition des bivalves au Cd aqueux et alimentaire était
nettement plus élevée que celles observées dans les lacs de la région de Rouyn-Noranda.
Il est possible que ces concentrations élevées en Ca aient diminué l’accumulation du Cd
chez P. grandis durant nos expériences. Par ailleurs, les concentrations de Cd calculées
pour la glande digestive se conformaient plutôt bien aux valeurs observées, le modèle
ayant pu prédire adéquatement la concentration en Cd dans la glande digestive chez les
bivalves recueillis dans la majorité des lacs. Nos résultats démontrent aussi le besoin
d’autres expériences, portant notamment sur l’influence de la densité algale et du type de
nourriture sur l’accumulation du Cd par la voie alimentaire, ainsi que sur les
concentrations en Cd retrouvées chez les populations d’algues naturelles.

Abstract

Contamination of marine and freshwater environments by metals has become a global
problem. Several attempts have been made in recent years to use aquatic species as
sentinel organisms, as they can reveal spatial and temporal variations in bioavailable
metal concentrations and overall water quality. The use of bivalves as sentinels has
become common practice as their relative long life-spans, their tolerance of high internal
metal concentrations and their slow depuration rates allow them to be used as long-term
biomonitors. However, the vast majority of past research on metal accumulation in
molluscs has been focused on marine species. There has been some interest in recent
years for adding freshwater bivalves to the list of sentinel organisms; one potential
candidate is the freshwater bivalve, Pyganodon grandis.
Recent spatial and temporal studies have shown a strong relationship between Cd
concentrations in P. grandis and Cd concentrations in its environment. However, these
studies were unable to determine whether P. grandis accumulated Cd from the dissolved
or particulate phase (or both). If this bivalve is to be used as a Cd biomonitor, it is
important to complement the field studies with laboratory studies that determine the
filtration, ingestion and efflux rates, as well as Cd assimilation efficiencies from water
and food, for this organism. The results from these laboratory studies could then be used
in a bioaccumulation model to estimate the relative importance of waterborne and dietborne
Cd as sources of Cd for this bivalve.
The main objective of the present study was thus to determine the relative importance of
water and food as sources of cadmium for the freshwater bivalve, Pyganodon grandis. In
order to better evaluate cadmium uptake from either food or water, the animals were
exposed to one source at a time, meaning separate aqueous and dietary exposures. The
results of these experiments were then used in a bioaccumulation model to predict the
relative importance of each pathway as a source of Cd for P. grandis.
Adult specimens of P. grandis were collected from a lake having low trace-metal
concentrations in the mining region of Rouyn-Noranda, and were transported to Quebec
City to establish a stock culture in the laboratory. In a first series of experiments,
bivalves were exposed to several different concentrations of dissolved Cd (0.1, 0.5, 5.0
and 20 nM) during short-term experiments (96 h). During these experiments, the
bivalves were removed from their exposure aquaria and allowed to feed on noncontaminated
food in a Cd-free medium for 4 h, during which time bivalve filtration
rates were measured; these filtration rates were then used to calculate Cd absorption
efficiencies from the inhaled water. In second series of experiments, bivalves were fed
Cd-contaminated algae (Pseudokirchneriella subcapitata) during 4 x 4-h feeding periods
and allowed to depurate for 8 days follow the exposure to dietary Cd. Bivalve filtration
rates were measured during the feeding experiments in order to calculate the bivalve
ingestion rates and the assimilation efficiency of ingested Cd. In a third series of
experiments, the subcellular partitioning of Cd was determined in bivalves exposed to
either aqueous or dietary Cd. The goal was to see whether the subcellular partitioning of
Cd in the gills and digestive gland of bivalves differed based on route of uptake.
The results from the present study illustrate that the short-term fate of cadmium within
P. grandis is dependent on its uptake source. When the bivalve is exposed to aqueous
Cd, a large proportion of the accumulated Cd is associated with the gills, notably in the
calcium-rich granules. Under these conditions, less Cd accumulates in the digestive
gland than in the gills, and most of it accumulates in the cytosolic fraction of the
digestive gland cells. In contrast, after exposure to diet-borne Cd, the metal is
predominantly associated with the digestive gland, although some of the Cd
accumulated by the digestive gland is subsequently transferred to the gills (where it
again is largely bound to the granule fraction). Bivalve filtration rates were shown to
have a significant influence on Cd accumulation from the dissolved phase as [Cd]gills
generally increased as bivalve filtration rates increased. These results illustrate the need
to take into account filtration and ventilatory activity in dissolved metal accumulation
studies. For the dietary Cd exposure, the assimilation efficiency of Cd in bivalves was
inversely related to their ingestion rates; AE values decreased as ingestion rates
increased, suggesting that lower ingestion rates allow more complete digestion of the
algal food and higher assimilation of the associated Cd.
The results from simulations with the bioaccumulation model suggest that water is the
major source of Cd for P. grandis. These results should facilitate the interpretation of
spatial and temporal variations in Cd concentrations accumulated in the whole body or
in individual target organs: it can now be presumed that such changes in accumulated Cd
reflect changes in bioavailable waterborne Cd. For a final study, we used field data from
earlier studies on Cd accumulation in the gills and digestive gland of native bivalves,
collected from lakes in the Rouyn-Noranda region, to test our kinetic bioaccumulation
model for Cd in P. grandis. Agreement between the gill Cd concentrations predicted
with the model and those observed in native bivalves was poor; the model consistently
underestimated Cd accumulation in P. grandis gills, even after food was added as a Cd
source. This tendency of the biodynamic model to under-predict gill Cd concentrations
in wild specimens of P. grandis may be the result of the relatively high dissolved Ca
concentrations that were used during the laboratory experiments. On the other hand, the
model successfully predicted Cd concentrations in the digestive gland in many of the
lakes, notably for bivalves collected from the moderately and highly contaminated lakes.
The results of the present study also highlighted the need for additional studies regarding
dietary Cd uptake in P. grandis and how algal density and algal species can influence
assimilation efficiencies and Cd uptake from food.


identifier: Evin, Guillaume  (2008). Nouveaux développements du processus de Neyman-Scott: Introduction d'une dépendance entre l'intensité et la durée des cellules pluvieuses et non-stationnarité.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 210 p.

subject:
Neyman-Scott
modélisation
cellules pluvieuses
précipitations

abstract:
Depuis une vingtaine d'années, les modèles de précipitations basés sur des processus ponctuels ont fait l'objet de nombreux efforts de recherche afin de restituer les caractéristiques de la pluie à un pas de temps court (le plus souvent horaire). La plupart des modèles utilisent un processus ponctuel pour générer des amas de cellules pluvieuses (ou cluster). Ces cellules comportent elles-mêmes une durée et une intensité aléatoire. Malgré tous les efforts fournis et les différentes variations du modèle,  des problèmes demeurent, par exemple dans la reproduction des extrêmes. De plus, certaines limitations du modèle restreignent son application (par exemple la stationnarité temporelle de ce type de modèle). Cette recherche propose de nouvelles généralisations pour le modèle de pluie connu sous le nom de Neyman-Scott (ou NSRPM). Plus spécifiquement, nous nous intéressons d'une part au lien entre l’intensité et la durée des cellules pluvieuses et, d'autre part, à la possibilité d'introduire une non-stationnarité dans la fréquence des averses. Une des hypothèses du modèle de Neyman-Scott généralement acceptée est l’indépendance des caractéristiques décrivant les cellules du processus ponctuel. Dans cette thèse, nous montrons que l’introduction d'une dépendance entre les variables constituantes du modèle permet de mieux  restituer les caractéristiques des précipitations (période de sécheresse, valeurs extrêmes, etc.). Ce lien est introduit à l’aide de copules cubiques et permet d'obtenir une forme de dépendance souple. Nous étudions l’impact de l’introduction de la dépendance entre la durée et l’intensité des cellules en appliquant le modèle sur de nombreux jeux de données d'origine différente (Canada, États-Unis, Suisse, Rance et Belgique). Ces séries de pluies horaires nous permettent de comparer la performance des modèles que nous avons développés et de plusieurs modèles existants sur des climats variés. La seconde généralisation proposée permet de prendre en compte la non-stationnarité des propriétés statistiques de la pluie. Dans un contexte de changement climatique, le postulat de stationnarité dans les modèles stochastiques de pluie doit être remis en question. Nous considérons alors un processus de Poisson non homogène à la base du modèle de Neyman-Scott. La théorie de base est reconsidérée et les moments statistiques sont calculés jusqu'au troisième ordre dans  le cas général ainsi qu'avec une fonction simple pour le taux d'arrivée des averses. Une méthode d'estimation des paramètres est ensuite proposée et discutée, les moments observés étant obtenus grâce aux statistiques issues d'une fenêtre mobile et d'une méthode de régression.

Abstract

Many stochastic point processes for rainfall have been developed during the last twenty years.
Point rainfall models based upon Poisson-cluster processes were deeply examined. In this type of
models, storms arrive according to a Poisson process and a cluster of rainfall cells is attached to
each storm, the intensity and the duration of these cells being themselves randomly distributed.
These models have been proved to be particularly efficient in simulating hourly rainfall, due to
the presence of clusters of rainfall cells in the rainfall data. However, weaknesses remain in the
reproduction of extreme events and the reproduction of dry periods. The thesis proposes ne\M
developments of this Poisson-cluster models for rainfall for the Neyman-Scott Rectangular Pulses
Model (NSRPM). More specifically, we deal with the dependence between the cell intensity and
the cell duration. In a second part, we study the possibility of introducing a nonstationarity in the
storm arrivals.
The independence relation between cell intensity and duration can explain the limitations of
the Neyman-Scott model. Although independence between cell intensity and duration turned out
to be a nonrealistic assumption, only a few models link these variables. Therefore, a Neyman-Scott
cluster process considering dependence between cell depth and duration is developed. We introduce
this link with a cubic copula. Thanks to this flexibility, we are able to introduce a global concept of
dependence between cell depth and duration. We derive the aggregated moments (first, second and
third order moments) from the new model for several families of polynomial copulas and perform
an application on datasets with various origins (Canada, USA, Swiss, France and Belgium). These
rainfall series enable us to confront the proposed model with the existing ones on various climate
types.
The second development proposed to take into account the non-stationarity in the statistical
properties of rainfall. In a context of climate change, the postulate of stationarity in stochastic
models for rainfall must be discussed. We consider a non-homogeneous Poisson-process within the
Neyman-Scott model. The basic theory is revised and the moments are derived up to the third
order in the general case and also with a simple function on storm arrivals. A calibration method is
proposed and discussed. Empirical moments are computed thanks to the moving window statistics
and a regression method.


identifier: François, Laura  (2008). Influence du pH sur le transport transmembranaire du manganèse et du cadmium chez l'algue verte unicellulaire Chlamydomonas reinhardtii.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 197 p.

subject: pH sur le transport transmembranaire du manganèse et du algue verte

subject: manganèse

subject: cadmium

subject: Chlamydomonas reinhardtii

subject: ligand

subject: biotique

subject: phytoplancton

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’influence du pH sur la prise en charge et l’adsorption du manganèse et du cadmium
par l’algue verte Chlamydomonas reinhardtii a été étudiée sur des temps d’exposition
courts, afin de mieux comprendre la nature des interactions entre les protons et les
transporteurs membranaires du métal. Les flux d’internalisation (Jint) du manganèse et du
cadmium ont été mesurés sur une large gamme de concentrations allant de 1·10-10 à 4·10-4
M et ce à différents pH (Mn : 5, 6,5 et 8 ; Cd : 5 et 6,5).
Nos mesures ne montraient pas de saturation des sites d’adsorption métalliques dans
les gammes de pH et de concentrations étudiées. Le pH n’a pas eu d’effet notable sur
l’adsorption du manganèse mais l’adsorption du cadmium diminuait quand le pH
diminuait. Ceci nous laisse croire que le Cd et le Mn se lient à des sites d’adsorption
distincts.
Des prises en charge caractéristiques d’un processus de saturation Michaëlis-Menten
ont été observées pour les deux métaux mais le flux maximal de transport (Jmax) diminuait
quand le pH diminuait. Ce résultat, jamais démontré chez les algues auparavant, suggère
fortement une inhibition de nature non compétitive (simple ou partielle) de la prise en
charge du métal par le proton. Un modèle d’inhibition de type Michaëlis-Menten
considérant la compétition du proton et du calcium a été testé. Les constantes de stabilité
des complexes métal-transporteur (ou « métal-ligand biotique » ; KMn et KCd), ainsi que
celles des complexes formés par la liaison compétitive du calcium avec les transporteurs
métalliques (KMa Ca et KCd Ca) et du proton (KH) ont été calculées : KMn Ca = 103,7 M-1 [103,51 –
103,81] (intervalle d’erreur-type) et KMn = 104,20 M-1 [104,11 – 104,27] ; KCd Ca = 104,75 M-1
[103,85 – 104,63], et KCd = 104,19 M-1 [104,18 – 104,21]. Pour aucun des deux métaux, la
constante KH n’a toutefois pu être estimée, indiquant que l’inhibition compétitive des
protons n’était pas significative (inférieure à l’incertitude) dans le calcul des paramètres
de notre modèle.
Comme suggéré dans la littérature, il a aussi été mis en évidence que le tampon MES
n’influençait pas la prise en charge du cadmium. De plus, la prise en charge des métaux
ne dépendait que du pH d’exposition et n’était pas influencée par le pH du milieu
d’acclimatation avant l’exposition, suggérant que les variations des flux métalliques avec
le pH sont dues à des changements des caractéristiques fonctionnelles des protéines de
surface plutôt qu’à la synthèse de sites de transport additionnels. La nature de l’inhibition
du proton a été identifiée comme étant partiellement non compétitive puisqu’elle affecte
la cinétique de transport transmembranaire des métaux.
Ces résultats sont en contradiction avec le modèle du Ligand Biotique (BLM) qui
présume que tous les paramètres biologiques (vitesse d’internalisation, nombre de
transporteurs) demeurent constants lorsque l’on change les conditions d’exposition. Nous
concluons donc que le BLM, dans sa forme actuelle, ne décrit pas correctement la
véritable influence du pH sur la prise en charge du manganèse et du cadmium par les
algues et que l’effet physiologique du pH (changements des caractéristiques
fonctionnelles des protéines de transport dus à l’inhibition partiellement non compétitive
des protons) doit y être intégré.


identifier: Gauthier, Francis  (2008). Les glaces de paroi: formation, écroulement et impact géomorphologique.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 154 p.

subject: glaces géomorphologique Gaspésie cartographie

abstract:
La formation des glaces de paroi sur les falaises est un phénomène répandu au Québec.
Dans le nord de la Gaspésie, l'écroulement des glaces de paroi sur les routes 132 et 198
préoccupe les employés du Ministère des Transports du Québec (M.T.Q.) responsables de
l'entretien du réseau routier. De plus, l'écroulement de ces glaces sur les versants mobilise les
sédiments de la couche superficielle et semble avoir un impact géomorphologique significatif sur
la dynamique des versants. Les deux principaux objectifs de cette étude sont les suivants: 1)
mieux comprendre les mécanismes de formation et la dynamique d'écroulement des glaces de
paroi; 2) caractériser et quantifier l'impact géomorphologique des glaces de paroi.
Depuis l'an 2000, chaque intervention du M.T.Q. pour déblayer les blocs de glace tombés
sur la chaussée dans le nord de la Gaspésie est compilée dans une base de données. Dans le cadre
de cette étude, des campagnes de terrain ont été entreprises afin de repérer les glaces de paroi qui
représentent le plus grand risque pour les infrastructures routières du nord de la Gaspésie. Durant
cette période, une série de mesures et d'observations ont été effectuées afin de mieux comprendre
les mécanismes de formation des glaces de paroi et leurs dynamiques d'écroulement. Un suivi
photographique a été effectué durant la période de formation des glaces de paroi et des caméras
automatisées ont permis de suivre la fonte et l'écroulement de trois carapaces de glace. Sur les
talus détritiques situés sous ces trois carapaces de glace, près de 300 transpondeurs passifs
intégrés (PIT, passive integrated transponder) ont été collés sur des cailloux afin de suivre le
déplacement des débris sur la surface des talus. Pour mesurer l'érosion et l'accumulation sur ces
talus, 157 tiges de fer ont été insérées sous la surface des talus. Des relevés géodésiques
effectués avant et après l'écroulement des carapaces de glace ont permis de suivre le déplacement
des débris et de mesurer l'érosion et l'accumulation au-dessus des tiges de fer.
Les observations et les mesures effectuées sur le terrain ont montré que les eaux qui
ruissellent sur les falaises commencent à geler lorsque la température chute sous le point de
congélation. Deux types de glace de paroi peuvent se former : le premier se forme à la faveur des
écoulements de surface persistants et le deuxième type, dit fantomatique, se forme à partir des
eaux de ruissellement hypodermique et souterrain intermittent. Les éclats d'eau produits lorsque
l'écoulement chute de la falaise favorisent la formation de glace de surfusion, tandis que les fines
pellicules d'eau qui s'écoulent doucement sur les falaises favorisent la formation de glace de
ruissellement. L'abondance des précipitations automnales et la mise en place hâtive d'un couvert
de neige prolongent la durée du ruissellement hivernal et favorisent la formation de volumineuses
carapaces de glace. Certaines carapaces peuvent atteindre cinq mètres d'épaisseur et accumuler
plus de 5 000 m³ de glace. Dans le nord de la Gaspésie, plus de 90 glaces de paroi ont été
répertoriées; 60 d'entre elles se forment chaque hiver sur les versants qui dominent les routes
132 et 198. L'augmentation des températures au printemps fait fondre les carapaces de glace et
favorise leur fissuration. À ce stade, de petits blocs de glace se détachent des glaces de paroi et
chutent sur les versants. L'effet combiné de l'eau qui ruisselle sur et sous les glaces de paroi et
l'élévation des températures accélèrent la fonte des ancrages de glace sur les falaises et provoque
leur écroulement. Dans les semaines qui suivent, les derniers pans de glace toujours ancrés sur
les falaises finissent par chuter.
Au printemps 2008, sur l'un des sites d'étude, l'écroulement d'une carapace de glace de
4500 m³ a déclenché une avalanche de neige chargée de blocs de glace qui s'est propagée
jusqu'à 265 mètres de la paroi rocheuse (a = 34,8°). Après l'écroulement, un des débris marqués
a été mobilisé sur 232 m et le cinquième des débris marqués à ce site ont été déplacés sur plus de
100 m. Globalement, le déplacement moyen des débris de surface aux trois sites instrumentés
sont de 2,4 m, 48,5 met 12,0 m. L'érosion domine sur toute la longueur des talus sauf dans la
partie distale où d'importantes accumulations ont été enregistrées. Des taux d'érosion supérieurs
à 10 cm ont été mesurés à plusieurs endroits sur les talus, tandis que des taux d'accumulation
comparables ont été mesurés à la base de certains talus. Les trajectoires suivies par les débris
marqués démontrent que c'est l'écroulement des glaces de paroi qui a provoqué les déplacements.
À l'un des sites, seule la portion du talus située directement sous la glace de paroi a été affectée
par l'écroulement. Les déplacements observés sur le reste du talus sont d'un ordre de grandeur
inférieur. Sans avoir pu isoler l'impact de tous les processus actifs sur les versants étudiés, il
parait évident que le rôle des écroulements des glaces de paroi sur la dynamique des versants est
majeur. Lorsque ce mouvement de masse est présent sur un versant, il doit être considéré comme
le processus d'érosion et de transport dominant.


identifier: Gherboudj, Imen  (2008). Modélisation électromagnétique de la rétrodiffusion de la glace de rivière.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 168 p.

subject:
glace de rivière
modélisation électromagnétique
rétrodiffusion
radar
RADARSAT-1
rivière Athabasca

abstract: Ce travail de recherche a conduit au développement d’un modèle électromagnétique de rétrodiffusion. Ce modèle, basé sur la théorie du transfert radiatif, constitue un outil d’analyse capable de simuler la rétrodiffusion des couverts de glace de la rivière. Il permet de mieux comprendre et interpréter l’interaction du signal radar avec le milieu. Son originalité touche deux aspects. Premièrement, la description des caractéristiques des types de glace a été  améliorée en utilisant des instruments de laboratoire plus précis comme le scanneur tomographique (CT) et le microscope. Deuxièmement, les différents mécanismes de diffusion (diffusion de surface, de volume et multiple) pouvant contribuer dans cette interaction ont été  considérés. Les résultats du modèle montrent que la réponse totale d’un couvert de glace columnaire exempté d’inclusions d’air dépend principalement des interfaces air/glace et glace/eau (ou glace/sédiments si le couvert est gelé jusqu’au fond). De plus, la glace columnaire flottante provoque une réponse supérieure de 6dB par rapport à celle gelée jusqu’au fond. La présence d’inclusions d’air de forme tubulaire cause une forte augmentation dans la rétrodiffusion totale due aux effets du double rebond (Double Bounce). La présence de la glace de neige dans la rivière a une faible contribution dans la rétrodiffusion totale simulée en bande C. Par ailleurs, la présence de la glace de neige ou de la glace de frasil contenant des inclusions d’air de taille comparable à la longueur d’onde provoque une augmentation dans la réponse totale due à la diffusion de volume et aux diffusions multiples entre les couches de glace.


identifier: Medina Lopez, Jorge Enrique  (2008). La récupération de fines particules riches en cuivre et des hydrocarbures pétroliers de sédiments portuaires contaminés.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de la terre, 262 p.

subject:
cuivre
sédiments portuaires
flottation

abstract: Ce travail de recherche concerne le domaine de la restauration des sols et des sédiments contaminés par des produits organiques et inorganiques. Le procédé minéralurgique de la flottation a été appliqué afin d'enlever les contaminants d'un sédiment portuaire caractérisé par une granulométrie fine. Dans la matrice sédimentaire, des concentrations élevées en cuivre et  hydrocarbures pétroliers ont été mesurées, dépassant de loin les critères limites établis par la réglementation gouvernementale en regard d'une obligation de traitement (>critère D). Une cellule d'agitation mécanique ainsi qu'une colonne agitée ont été utilisées comme appareils  de flottation pour évaluer, quantifier et optimiser la séparation de particules fines contaminantes en cuivre. Deux réactifs chimiques ont été essayés pendant les essais, le xanthate-KAX 55(collecteur) et le méthyl-isobutyl carbinol, MIBC (agent moussant). Le collecteur a comme  fonction d'améliorer la performance de flottabilité d'un minerai ou d'un contaminant, et le moussant quant à lui, favorise l'attachement des particules aux bulles d'air.  Pour la cellule d'agitation mécanique, les résultats montrent une récupération optimale de cuivre dans le concentré de 70 à 90 % et un enlèvement optimal de 70 à 85 % dans le rejet. Pour la colonne de flottation agitée, les résultats indiquent une récupération optimale du cuivre de 70 à 80 % dans le concentré et un enlèvement optimal de 50 à 70 % dans le rejet. Bien que ces chiffres soient élevés, il reste encore des concentrations en cuivre dans le rejet, au-dessus des limites établies par la réglementation gouvernementale (> du critère C). Des paramètres comme la concentration du collecteur, le pourcentage de solides dans la pulpe et le temps de flottation ont influencé de manière importante le procédé de séparation de particules riches en cuivre. Les phases minéralogiques porteuses de cuivre ont été observées avec un degré de libération très élevé, ce qui a contribué à améliorer la séparation du cuivre de la  matrice sédimentaire. L'application d'une technique statistique d'optimisation, pour orienter le plan d'expérimentation, a occupé une place de premier ordre dans cette étude. Les résultats révèlent finalement l'efficacité  des deux technologies de flottation employées ainsi que l'action favorable des réactifs chimiques utilisés.