identifier: Palakkeel Veetil, Dileep  (2013). Développement d'un procédé de traitement pour l'enlèvement simultané des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) et des métaux des sédiments contaminés.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 228 p.

subject:
hydrocarbure aromatique polycyclique
HAP
métal
sédiment
contamination
décontamination
cuivre
flottation

abstract:
L'augmentation du volume de dragage des sédiments contaminés nécessite le développement
de nouvelles techniques de traitement capables de réutiliser les sédiments traités dans une
démarche environnementale. En se référant à de nombreuses techniques de décontamination
des sédiments, il apparaît que très peu de techniques sont capables d'éliminer, de manière
simultanée, des polluants organiques et inorganiques, tandis que la majorité de ces techniques
sont spécifiques à un ou plusieurs contaminants. Le but de cette étude est de développer un
procédé de traitement de séparation physique visant à séparer simultanément le cuivre et les
hydrocarbures aromiques polycycliques (HAP) présents dans les sédiments. Ce procédé devra
être applicable et économiquement viable pour traiter la contamination l'échelle réelle. De plus,
les sédiments traités devront répondre aux critères du Ministère du Développement Durable de
l'Environnement et des Parcs du Québec (MDDEP) afin d'être réutilisés pour un usage
industriel. Dans cette étude, l'efficacité du traitement et de la réutilisation des sédiments traités
a été évaluée en fonction de la politique québécoise de la protection des sols du MDDEP.
Dans un premier temps, la caractérisation et l'analyse minéralogique des échantillons de
sédiments ont été effectuées de manière à estimer les caractéristiques des sédiments et des
contaminants et donc de décider des techniques de traitement appropriées. Il est apparu que
des échantillons de sédiments ont été potentiellement contaminés par du Cu (au dessus de la
limite réglementaire du Québec pour une utilisation industrielle d'un site critère-C de 500 mg Cu
kg⁻¹). Dans les sédiments étudiés, le Cu est présent sous forme de sulfures de cuivre
hydrophobes, principalement de la chalcopyrite (CuFeS₂). La filière sélectionnée utilise les
techniques de flottation, la table Wilfley et la colonne classification hydraulique comme
principales techniques de séparation.
La flottation a été sélectionnée pour séparer le Cu et les HAP dans la fraction <250 µm. Dans
un premier temps, des essais ont été réalisés afin d'établir les conditions optimales de flottation.
Les conditions optimales établies à température ambiante sont: une vitesse du rotor de
1000 rpm, une concentration de KAX (potassium amyl xanthate) de 1.2 g kg⁻¹sec, une
concentration de MIBC (methyl isobutyl carbinol) de 0.18 g kg⁻¹ sec, une DP (densité de pulpe)
de 10% p p⁻¹, un pH de pulpe de 6 et un debit d'aération de (4 m³ h⁻¹). En combinant ces
conditions optimales avec trois étapes successives de flottation de 40 minutes sur trois
échantillons de sédiments différents, une élimination significative est obtenue sur les deux
contaminants visés: le Cu (61-70%) et les HAP (75-83%) avec des récupérations acceptables
de mousse d'environ 23-29%. Les taux d'élimination des autres métaux sont de l'ordre de: As
(48-61 %), Pb (40-48%) et Zn (32-36%).
Par ailleurs, le caractère hydrophobe des sulfures de cuivre et des HAP permet leur flottation
sélective (basé sur les facteurs de concentrations) par rapport aux autres métaux. Après trois
étapes consécutives de flottation la concentration en Cu a diminué en dessous du 500 mg kg-1.
Les résultats obtenus après flottation révèlent l'efficacité de cette technique de traitement pour
séparer les métaux et les HAP de manière simultanée à partir de fractions de sédiments fins.
Comme la fraction fine (<250 µm) traitée par flottation représente une part importante (70 à
90%) des sédiments, la flottation apparaît comme une technique appropriée pour traiter les
sédiments étudiés. L'estimation des coûts de produits chimiques nécessaires à la flottation sont
d'environ 7.22 $US par tonne de sédiments. L'étude des performances de flottation sur des
particules de taille différente a montré une affinité pour la flottation sélective du Cu sur la
fraction granulométrique intermédiaire (53 à 125 µm) avec une faible sélectivité envers les
fractions fines (<20 µm) en raison de leur entraînement dans les mousses de flottation.
Suite aux bons résultats d'enlèvement du Cu et des HAP par flottation, la réutilisation des eaux
usées générées pendant le procédé de flottation a été étudiée et la recirculation de l'eau après
chaque étape de flottation a été mise en place.
Dans un deuxième temps, le traitement de la fraction de sédiments compris entre 250 et
2000 µm a été réalisé sur la table de Wilfley (technique gravimétrique) sous certaines conditions
opératoires. Pour les contaminants organiques les conditions retenues sont: une DP 20% P p⁻¹,
un taux d'alimentation de 200 g L⁻¹ min⁻¹, un débit d'eau de rincage de 8 L min⁻¹, un débit d'eau
primaire de 3.5 L min⁻¹ et un débit d'eau additionnel de 3.5 L min⁻¹. Cette étape de traitement a
permis une élimination significative des HAP (64-69%) sans observer toutefois une élimination
des métaux.
Enfin, le traitement de sédiments de la fraction >2 mm a été réalisé par une unité de colonne de
séparation physique par classification hydraulique. Cette fraction est principalement composée
de particules de sable grossier, de détritus organiques et des particules de charbon. La colonne
de séparation physique a permis un enlèvement des HAP de l'ordre de 79 à 94% avec une
proportion de sédiments traités entre 26 à 89%.
Dans l'ensemble, le processus de séparation physique utilisé pour cette étude de
décontamination permet de traiter 74 à 75% de sédiments avec des concentrations en Cu en
dessous de la norme réglementaire mis en place au Québec pour permettre l'utilisation d'un sol
à des fins industrielles ou commerciales.
En outre, le traitement des sédiments a permis un enlèvement des HAP de l'ordre de 70-80%,
et du Cu de 60-65%. L'étude économique révèle un coût de traitement d'environ 50 $US par
tonne de sédiments contaminés pour une usine traitant 48 000 t an⁻¹.


identifier: Pham, Thi Thu Ha  (2013). Choix des meilleures interventions pour l'amélioration de la qualité de l'eau à l'aide d'un outil informatique de gestion intégrée: cas du bassin versant de la rivière Cau au Vietnam.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 260 p.

type:
Thèse
Non évalué par les pairs

subject:
gestion intégrée
qualité
eau
socio-économie
gestion
bassin versant
population
eau usée
industrie
cheptel
fertilisants agricoles
forêt
changement climatique
GIBSI
rivière
Cau
Vietnam

abstract:
Le bassin versant de la rivière Cau est situé dans le nord-est du Vietnam. Ses eaux de surface
sont devenues de plus en plus polluées en raison des activités de développement
socio-économique. Ainsi, l'amélioration de l'environnement de ce bassin versant est l'une des
priorités du gouvernement vietnamien.
La gestion intégrée par bassin versant est de plus en plus intéressante car elle permet de
trouver l'équilibre entre le développement socio-économique et la protection de l'environnement.
L'approche de gestion intégrée par bassin versant est utilisée dans cette étude pour identifier et
prioriser les interventions afin d'améliorer la qualité de l'eau de la rivière Cau au Vietnam. Cette
approche inclut l'élaboration de scénarios de développement socio-économique futurs qui sont
comparés à la situation actuelle de la rivière, comme scénario de référence, en matière d'impact
sur la qualité de l'eau.
Le bassin versant de la rivière Cau couvre sept provinces, mais cette étude porte
principalement sur la partie amont du bassin versant appartenant à deux provinces: Bac Kan et
Thai Nguyen. Des méthodes appropriées sont proposées pour l'élaboration de scénarios de
développement dans un contexte de manque de données. Ainsi, sept facteurs sont pris en
considération pour construire les scénarios. Il s'agit de la population, des eaux usées d'origine
domestique, des rejets d'eaux usées industrielles, du cheptel, des fertilisants agricoles, des
forêts et du changement climatique.
Quatorze scénarios sont créés afin d'évaluer les impacts du développement socio-économique
futur sur la qualité de l'eau de la rivière Cau en utilisant un outil informatique de gestion intégrée
par bassin versant (GIBSI). Cet outil intègre, entre autres, les modèles hydrologique, d'érosion
des sols et de qualité de l'eau qui sont adaptés et calibrés pour le bassin versant de la rivière
Cau. Les simulations de la qualité de l'eau dans GIBSI ont montré que la population, les eaux
usées d'origine domestique et les rejets d'eaux usées industrielles sont les trois facteurs qui
peuvent avoir des impacts visibles, dans le futur, sur la qualité de l'eau dans la zone d'étude.
Quatre autres facteurs, à savoir le cheptel, les fertilisants agricoles, les forêts et le changement
climatique devraient avoir des effets négligeables sur la qualité de l'eau dans le futur.
Une méthode d'analyse multicritère est proposée pour comparer et sélectionner les meilleurs
scénarios parmi les 14 scénarios proposés. Cette analyse est basée sur la combinaison de
trois critères: (1) recueillir les idées des experts et des parties prenantes sur les scénarios;
(2) évaluer les impacts de chaque scénario sur la qualité des eaux de surface du bassin versant
de la rivière Cau; et (3) comparer les coûts des scénarios. En se basant sur la pondération des
résultats des trois critères pour tenir compte de leur poids dans le résultat final, un score est
attribué à chaque scénario. Cela a permis d'identifier et de sélectionner trois scénarios comme
ceux ayant le meilleur score. Il s'agit: (1) d'accroître la capacité des usines de traitement des
eaux usées domestiques de la ville de Bac Kan de 20 000 personnes; (2) de maintenir la
projection actuelle de la capacité des usines de traitement des eaux usées domestiques à
100 000 personnes dans la ville de Thai Nguyen; et (3) d'installer une usine de traitement des
eaux usées domestiques pour la ville de Song Cong d'une capacité de 10 000 personnes. Les
interventions correspondant à ces scénarios sont donc recommandées pour améliorer la qualité
de l'eau du bassin versant de la rivière Cau. Outre ces interventions, les contrôles de la
croissance démographique et des rejets d'eaux usées industrielles, afin que ceux-ci respectent
les normes de rejets dans l'environnement, sont également recommandés.
Cette recherche contribue à une évaluation systématique des impacts, dans le futur, du
développement socio-économique sur la qualité des eaux de surface dans le bassin versant de
la rivière Cau, dans les provinces de Bac Kan et de Thai Nguyen. Elle permet ainsi aux
décideurs de choisir les meilleures interventions pour la gestion du bassin versant de la rivière
Cau au Vietnam.

Cau River Basin is located in the North-East of Vietnam. Its surface water has become more
and more polluted due to social-economic development activities. Thus, the environ mental
improvement of this river basin is one of the priorities and important tasks of the Vietnamese
government.
River basin integrated management is more and more interesting because it can deal with
conflicts between social-economic development and environ mental protection. The approach of
river basin integrated management was used in this research to identify and prioritize
interventions to improve the water quality of Cau River in Vietnam. This included building and
comparing future social-economic development scenarios to the present situation of the river
basin in terms of impact on water quality.
Cau River Basin covers seven provinces, but this study mainly focussed on the parts of
Cau River Basin which belong to two provinces: Bac Kan and Thai Nguyen. Appropriate
methods for building development scenarios for the study area in the context of few available
data were proposed. Seven factors were taken into consideration to build the scenarios:
population, domestic wastewater, industry, livestock, agricultural fertilizer, forest and climate
change.
Fourteen scenarios were developed in order to assess the impacts of future social-economic
development on the water quality of Cau River by using a river basin integrated management
computer tool named GIBSI. This tool includes hydrology, soil erosion and river water quality
models adapted to and calibrated for Cau River Basin. Simulations of water quality in GIBSI
showed that population, domestic wastewater and industry are three factors which may have
visible impacts on water quality in the future in the study area. Four other factors, namely
livestock, agricultural fertilizer, forest, and climate change showed negligible impacts on water
quality in the future.
A multi-criteria analysis method for this case study was proposed to compare and select the
optimal scenarios among the fourteen developed scenarios. This analysis was based on three
assessments: (1) taking the ideas of stakeholders about the scenarios, (2) assessing the
impacts of each scenario on surface water quality in Cau River Basin, and (3) analyzing cost
comparison for each scenario. Therefore, besides the assessment of the impacts of fourteen
scenarios on water quality of the Cau River system, cost comparison analysis and ideas of
experts and stakeholders for these scenarios were also taken into consideration. Based on
weights given to water quality simulation, ideas of stakeholders and cost comparison analysis
results, a score was given to ail scenarios.
As a result, three scenarios were found to have the highest scores and were selected.
Interventions in these scenarios are therefore recommended in the future to improve surface
water quality of Cau River Basin: (1) increase the capacity of the domestic wastewater
treatment plant in Bac Kan town to 20,000 people; (2) keep the projection of domestic
wastewater treatment plant for 100,000 people in Thai Nguyen City; and (3) install a treatment
plant for the town of Song Cong town for 10,000 people. Besides these interventions, controls of
population and industrial wastewater discharge in order to meet the standard were also
recommended.
This research contributes to a systematic evaluation of the impacts of future social-economic
development on surface water quality in Cau River Basin, in Bac Kan and Thai Nguyen
provinces, helping the decision-makers select the optimal interventions for the management of
Cau River Basin.


identifier: Levasseur, Roger  (2013). Chronologie des retombées atmosphériques et sources d'argent dans des lacs du Québec méridional.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 62 p.

subject: contamination atmosphère argent sédiment lac Québec

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'argent (Ag) est un métal toxique dont les concentrations sont souvent élevées en
zones fluviale et côtière, notamment dans le fleuve et l'estuaire du Saint-Laurent, où se
déversent des effluents domestiques et industriels. Cependant, jusqu'à ce jour la contribution de
l'atmosphère à la contamination du milieu aquatique en Ag est peu documentée. Dans cette
étude, la distribution verticale de l'Ag, et celles de divers solutés impliqués dans les réactions de
diagenèse précoce, ont été déterminées dans les eaux interstitielles des sédiments d'un lac du
Bouclier canadien. Les profils des teneurs en Ag ont en outre été mesurés dans des carottes de
sédiments de huit lacs du Bouclier canadien et des Appalaches dans lesquels l'Ag d'origine
anthropique ne peut que provenir de l'atmosphère. Tous les lacs se situent à une distance de
moins de 40 km du Saint-Laurent fluvial ou marin, entre les environs de la ville de Québec et la
région de Murdochville en Gaspésie. Les taux de sédimentation à chacun des sites de
prélèvement d'échantillons et l'âge des couches de sédiments avaient été déterminés
antérieurement à partir de mesures du 210Pb, du 137 Cs et des isotopes stables du Pb dans les
mêmes carottes.
La modélisation du transport réactif de l'Ag dans les eaux interstitielles révèle que ce
métal est peu redistribué au cours des stades précoces de la diagenèse des sédiments si on
présume qu'il s'y trouve sous la forme de nanoparticules. L'excellente corrélation entre les
profils de l'Ag et du Pb dans les sédiments indique par ailleurs que, comme c'est aussi le cas
pour le Pb, la diagenèse n'affecte pas l'enregistrement sédimentaire de l'Ag. Ceci étant, les
variations chronologiques au cours du dernier siècle du dépôt atmosphérique de l'Ag d'origine
anthropique à l'interface eau-sédiment ont pu être reconstituées. Dans tous les lacs, le dépôt
atmosphérique d'Ag anthropique a augmenté au cours de la deuxième moitié du 20ième siècle,
atteint des valeurs maximales entre les années 1970 et 1990, puis a diminué significativement
par la suite. Cependant, les valeurs varient par plus d'un ordre de grandeur entre les lacs. Les
valeurs les plus élevées furent trouvées dans un lac situé à 8 km de Murdochville et furent
attribuées aux émissions dans l'atmosphère de la fonderie qui fut en activité entre 1952 et 2002
dans cette localité. Nos résultats ont permis d'estimer grossièrement les retombées
atmosphériques d'Ag provenant spécifiquement de cette fonderie. Les dépôts atmosphériques
d'Ag d'origine anthropique les plus faibles furent par ailleurs trouvés dans des lacs de la réserve
Duchénier au sud de Rimouski, laquelle se trouve ni près d'une source ponctuelle de
contamination, ni près d'un centre urbain important. La combustion du charbon dans les
centrales thermiques du Midwest américain pourrait être responsable des valeurs maximales du
dépôt atmosphérique d'Ag au cours des années 1970 dans ces lacs. La comparaison des
résultats de la présente étude à ceux d'une recherche antérieure sur l'estuaire du Saint-Laurent
démontre enfin qu'environ 12-30% de l'Ag d'origine anthropique accumulé dans les sédiments
de cet estuaire depuis le début de l'industrialisation provenait de l'atmosphère, et non pas des
effluents.


identifier: Nasri, Bouchra  (2013). Estimation des événements extrêmes par un modèle GEV-B-Splines. Étude de cas: précipitations extrêmes à la station Randsburg en Californie.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 60 p.

subject:
précipitation
valeurs extrêmes
GEV
fonctions B-Splines
non stationnarité
non
linéarité
PDO
SOI
station Randsburg
Kern County
Californie

abstract:
Les deux dernières décennies ont vu un développement très important dans la
modélisation statistique des événements hydrologiques et climatiques extrêmes. L'analyse
fréquentielle (AF) est une des méthodes statistiques les plus utilisées pour l'estimation de
l'occurrence et de l'intensité de ces événements. L'AF consiste à étudier les événements passés
afin de définir les probabilités d'apparition futures. La détermination de la loi de probabilité des
événements extrêmes est l'élément clé de la procédure de l'AF. La loi généralisée des valeurs
extrêmes (GEV) est flexible et a fait l'objet de plusieurs études théoriques et des applications
pour la modélisation des débits, des précipitations et des vents extrêmes. Une des hypothèses de
base de l'AF classique est la stationnarité. Toutefois cette hypothèse n'est pas toujours vérifiée.
L'introduction des covariables au niveau des paramètres de la loi GEV permet de tenir compte
des fluctuations interannuelles pour l'estimation du risque dynamique associé aux événements
extrêmes. Généralement la dépendance se fait par le biais de fonctions polynomiales de forme
linéaire ou quadratique.
L'objectif du présent travail est d'étudier le modèle GEV avec des fonctions de
dépendance de type B-Splines (GEV-B-Splines). L'estimation des paramètres du modèle GEV-
B-Splines est faite dans un cadre bayesian et l'estimation de la loi a posteriori est effectuée par
un algorithme de Monte Carlo par Chaînes de Markov (Monte Carlo Markov Chain) (MCMC).
Le modèle GEV-B-Splines est appliqué pour estimer les quantiles des précipitations maximales
annuelles à la station Randsburg en Californie. Nous avons considéré comme covariables deux
indices climatiques: l'indice de l'oscillation australe (Southern Oscillation Index) (SOI) et
l'indice de l'oscillation décennale du Pacifique (Pacifie decadal oscillation) (PDO). Les résultats
indiquent une bonne performance du modèle et de la méthode d'estimation proposée pour
l'estimation des quantiles extrêmes.


identifier: Guemiza, Karima  (2013). Décontamination à l'échelle pilote des particules fines de sols de buttes de tir à l'arme légère pollués en cuivre, plomb, antimoine et zinc par lixiviation acide et saline.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de la terre, 188 p.

subject:
sol pollué
procédé
décontamination
agent de lixiviation
étude technico-économique
plomb
cuivre
antimoine
zinc
Batoche
Normandie

abstract:
La transcription des symboles et des caractères spéciaux utilisés dans la version originale de
ce résumé n’a pas été possible en raison de limitations techniques. La version correcte de ce
résumé peut être lue en PDF. Les munitions utilisées par les militaires lors des exercices sur les sites canadiens de tir à l'arme
légère sont principalement composées de plomb (Pb), cuivre (Cu), antimoine (Sb) et zinc (Zn).
La grande quantité de balles au sein des buttes d'arrêt des sites de tir est donc associée à une
pollution importante en métaux (particulièrement en Pb) des sols constituant ces buttes
d'arrêt, présentant un risque pour les humains, les ressources biologiques et les écosystèmes.
La règlementation environnementale a encouragé le développement de nouvelles technologies
de traitement pour la décontamination des sols. Les métaux peuvent être enlevés par des
méthodes physiques (taille, densité, magnétisme, etc.) ou par extraction chimique (acides,
chélatants, oxydants, etc.) ou par les deux ensemble, etc. L'objectif de cette recherche
consistait à vérifier, à l'échelle du pilote de laboratoire, la performance d'un procédé de
traitement chimique pour l'enlèvement du Cu, Pb, Sb et Zn des particules fines des sols des
buttes de tir.
La première étape du projet a consisté en une caractérisation détaillée de la couche 0-30 cm
des sols pollués des sites Batoche et Normandie de la base militaire de Valcartier. Par la suite, le
procédé chimique de décontamination des sols, consistant en une série (en mode batch) de
trois étapes de lixiviation (V = 20 L, DP = 10%, T = 20°C, t = 1 h) à l'acide sulfurique (0,125 M
H2S02) et chlorure de sodium (4 M NaCI), suivie d'une étape de rinçage à l'eau (DP = 10%,
T = 20°C, t = 60 min), a été appliqué sur la fraction fine des sols (fraction < 125 µm). Les
particules de taille supérieure sont traitées par des procédés gravimétriques qui ne font pas
l'objet de ce mémoire. Ce procédé a permis une extraction de 85 à 93% de Cu, de 96 à 97% de
Pb, 59 à 89% de Sb et 49 à 70% de Zn contenus initialement dans les sols des buttes de tir. Des
teneurs moyennes de 28 et 155 mg Cu/kg, 161 et 234 mg Pb/kg, 19 et 126 mg Sb/kg et 29 et
91 mg Zn/kg ont été mesurées dans les sols remédiés des sites Batoche et Normandie,
respectivement.
Après lixiviation, les lixiviats ont été séparés des sols dans un décanteur lamellaire (t = 1 h) avec
un apport de polymère (0,02 M de Zetag 7654). Les lixiviats acides obtenus suite à la lixiviation
chimique des sols contenaient une concentration moyenne de 220 mg Pb/L. Le traitement de
ces lixiviats a été réalisé avec succès par une précipitation chimique avec NaOH (200 g/L) à
pH = 9, suivie d'une étape de décantation des boues métalliques.
Le procédé a ensuite été opéré en mode contre-courant pour un total de 14 cycles, avec
traitement des lixiviats par précipitation avec NaOH à pH = 7. Trois étapes de lixiviation
(V = 20 L, DP = 10%, T = 20°C, t = 1 h) à l'acide sulfurique (0,125 M H2S04) et chlorure de sodium
(4 M NaCI), suivie d'une étape de rinçage à l'eau (DP = 10%, T = 20°C, t = 15 min), a été appliqué
sur la fraction fine des sols (fraction <125 µm). Des teneurs moyennes de 166 mg Cu/kg, 449
mg Pb/kg, 170 mg Sb/kg et 91,3 mg Zn/kg ont été mesurées dans les sols remédiés du site
Batoche.
Il a été démontré que le procédé de lixiviation chimique permet de décontaminer la fraction
fine des sols de buttes de tir en réduisant les teneurs en contaminants sous les seuils du
critère C (usage industriel ou commercial) prescrit par le Gouvernement du Québec. De même,
l'application du test standard de lixiviation TCLP (simulant la production de lixiviats dans les
sites d'enfouissement) a révélé que l'application du procédé réduisait significativement le
relargage des métaux à partir des sols de buttes de tir. Ainsi, la concentration de 142 mg Pb/L
mesurée lors du test sur les sols non-traités a été abaissée à moins de 0,8 mg/L après
traitement du sol. Une valeur limite de 5 mg Pb/L est prescrite pour la désignation des matières
dangereuses.
Il serait essentiel de mener des travaux supplémentaires concernant l'extraction du Sb. Des
travaux supplémentaires concernant la précipitation du Sb à partir de lixiviats acides devraient
aussi être envisagés. Il serait tout aussi essentiel de connaître la performance du procédé de
décontamination par rapport à d'autres contaminants tels que l'arsenic (As), le nickel (Ni) et
l'étain (Sn) qui peuvent également se retrouver dans les munitions utilisées pour le tir. Il serait
également opportun d'étudier cette filière de traitement avec d'autres types de sols. Ainsi, des
travaux additionnels visant la valorisation du Pb contenu dans les précipités issus du traitement
des lixiviats seraient recommandés. Finalement, il serait suggéré de procéder à des essais à plus
grande échelle afin de prouver l'efficacité du procédé de lixiviation à contre-courant avec
traitement des lixiviats.


identifier: Daghrir, Rimeh  (2013). Développement d'un procédé d'oxydation photoéléctrocatalytique innovant utilisant des électrodes nanostructurées de Ti/TiO₂ pour le traitement des effluents contaminés par des résidus médicamenteux.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 602 p.

subject:
oxydation
photoéléctrocat alytique
PEC
électrode nano-structurée
photoanode
eaux résiduaires
résidus médicamenteux
antibiotique

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

Depuis un certain nombre d'années, une attention scientifique particulière est portée sur
l'émergence et le devenir dans l'environnement de composés organiques persistants d'origine
urbaine et industrielle. Ces composés ne sont pas généralement éliminés dans les filières
conventionnelles de traitement des eaux usées et s'accumulent ainsi dans le milieu récepteur.
Ils provoquent des bouleversements significatifs sur la faune et la flore ainsi que sur la santé
humaine. Plusieurs espèces animales et végétales sont en voie de disparition à cause des
composés nocifs présents dans l'environnement. Au cours de ces dernières années, de
nombreuses technologies ont été développées pour faire face à ces polluants d'intérêt
émergent. De ce point de vue, les procédés d'oxydation photoélectrocatalytique sont
particulièrement intéressants. L'intérêt de ces techniques réside dans leur aspect non polluant
et leur facilité d'automatisation.
L'objectif de ce projet est d'évaluer l'efficacité de l'oxydation photoélectrocatalytique
utilisant une électrode nanostructurée de Ti/Ti02 dans le traitement des effluents contenant
des composés organiques persistants tel que la chlorotétracycline et la carbamazépine. Le
développement d'un procédé d'oxydation photoélectrocatalytique mettant en synergie les
procédés électrochimiques et les techniques photo catalytiques pourrait constituer une avenue
potentielle de traitement des composés organiques persistants. Le procédé photo catalytique
est une technologie basée sur l'irradiation d'un catalyseur, en général un semi-conducteur
(Ti02) qui peut être photo excité pour former des sites électro-donneurs (h⁺) et des sites
électro-accepteurs d'électrons (e⁻) induisant ainsi des réactions d'oxydo-réduction.
L'application des radiations UV ayant une énergie supérieure au gap d'énergie entre la bande
de valence et la bande de conduction favorise le passage des électrons de la bande de valence
à la bande de conduction créant ainsi des pairs d'électron-trou (e⁻/h⁺). La durée de vie de ces
paires d'électron-trous (e⁻/h⁺) est de l'ordre de nanoseconde. Le potentiel externe appliqué
dans un procédé photoélectrocatalytique constitue un facteur clé puisqu'il est capable de
retarder la recombinaison d'électron-trou e⁻/h⁺ photogénéré. Cet effet de synergie permet de
produire in situ des espèces oxygénées réactives très puissantes telles que les radicaux
hydroxyles ayant la capacité de dégrader efficacement les composés organiques jusqu'à sa
minéralisation. Le Ti02 est le semi-conducteur le plus utilisé comme photoanode dans les
réactions photocatalytiques. Néanmoins, cette activité photo-catalytique de Ti02 se limite
souvent à l'utilisation des rayonnements ultra-violets (λ < 384 nm) qui représentent seulement
3 à 5% des radiations solaires. L'exploitation des radiations visibles en présence de Ti02 dopé
à l'azote serait une alternative pour l'application du procédé d'oxydation
photoélectrocatalytique à grande échelle. Le matériel photoélectrocatalytique utilisé afin de
réaliser cette étude est composé d'une cellule photoélectrocatalytique à électrode
rectangulaire de Ti/Ti02 (dopé ou non-dopé à l'azote) et alimenté par des radiations UV (ou
des radiations visibles), ce qui a permis à l'échelle du laboratoire, d'évaluer et d'optimiser le
procédé.
Les travaux préliminaires ont d'abord consisté à évaluer le potentiel d'oxydation d'un procédé
photoélectrocatalytique. Pour ce faire, la p-nitrosodimethylaniline (RNO) a été utilisé pour
évaluer la capacité de production des espèces oxygénées réactives telles que l'ozone et les
radicaux hydroxyles. Un taux de blanchissement de RNO allant jusqu'à 22.6 10-3mM h-1 a été
obtenu en appliquant une intensité de courant de 0.1 A sous irradiation UV-254 nm et en
utilisant la forme anatase de Ti02 comme photo anode et le carbone vitreux à la cathode. Ces
résultats permettront ultérieurement d'exploiter cette technique pour le traitement d'une
solution synthétique contaminée par un polluant organique persistant tel que la
chlorotétracycline, puis pour le traitement des effluents réels artificiellement contaminés par
la chlorotétracycline. À titre de comparaison, la carbamazépine a été étudié. L'évaluation de
la performance d'une cellule d'oxydation photoélectrocatalytique pour le traitement des eaux
usées synthétiques contaminées par la CTC a été basée sur une série d'optimisation de
certains paramètres opérationnels. Les différents paramètres inhérents à ce procédé tels que
l'intensité de courant, le temps de traitement, la structure cristallographique de Ti02, le type
de cathode, le pH et la concentration initiale du polluant ont été évaluées en termes
d'efficacité de dégradation du polluant et de coût énergétique. Le recours à l'utilisation d'un
logiciel de plan d'expérience en premier lieu a permis de décrire les différents processus de
dégradation et d'évaluer les effets propres à chaque paramètres ainsi que les interactions
éventuelles. Cette étude a permis également à partir des modèles mathématiques issus du plan
d'expérience de déterminer les conditions opératoires optimales. L'étude de la dégradation de
la chlorotétracycline par un procédé d'oxydation photoélectrocatalytique a permis de mettre
en évidence l'effet de chaque paramètre et de mieux comprendre les mécanismes de
dégradation mis enjeu. Des taux de dégradation de la chlorotétracycline de 99.6% et des taux
d'élimination de 92.5%±O.26% et de 90.3%±1.1 % de carbone organique total et d'azote totale
ont respectivement été enregistrés, après 180 min du temps de traitement, sous radiation
visible, en imposant une intensité de 0.6 A et en utilisant le Ti02 dopé à 3.4 at.% d'azote et en
présence d'une cathode de carbone vitreux. L'analyse des sous-produits de dégradation de la
chlorotétracycline a permis de proposer un mécanisme réactionnel de dégradation. Une fois
les conditions optimales de dégradation du chlorotétracycline déterminées, celles-ci ont été
appliquées pour le traitement d'effluents réels issus de station d'épuration et artificiellement
contaminés par ce polluant. Un rendement de degradation totale de la chlorotétracycline
(99.1 %±0.1 %) a été enregistré après 180 min du traitement photoélectrocatalytique utilisant le
Ti02 dopé à l'azote et une intensité de courant de 0.6 A. Des taux d'élimination de 85.4%
±3.6%, 87.4%±3.1 % ainsi que de 55.7% ± 2.9% ont respectivement été enregistrés pour le
carbone organique total, pour l'azote total et pour l'azote ammoniacal. Une meilleure
efficacité de désinfection (94.8%; abatement > 1.2-log units) a été également obtenue dans les
conditions optimales du traitement d'oxydation photoélectrocatalytique. Le coût de traitement
photoélectrocatalytique a été estimé à $4.17 ± 0.01 m-3.


identifier: Barbaroux, Romain  (2010). Développement d'un procédé hydrométallurgique de récupération du nickel à partir de la plante hyperaccumulatrice Alyssum murale.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifiqu, Doctorat en sciences de la terre, 208 p.

subject:
procédé hydrométallurgique
nickel
Alyssum murale
solution aqueuse

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.

Ce projet s'inscrit dans une série de travaux conduits par les chercheurs de l'INRS-Eau, Terre et
Environnement, de chercheurs de l'université de Nancy et, plus particulièrement, le LRGP et le
LSE et des chercheurs de l'université de Tirana en Albanie. Le but de ce projet est le
développement d'une filière originale d'extraction du nickel (Ni) par l'utilisation de la plante
hyperaccumulatrice Alyssum murale, endémique des sols de serpentine d'Albanie et de la
valorisation de ce nickel via la production d'un produit commercialisable sur le marché.
Dans le cadre de ce projet, les travaux ont d'abord porté sur le choix du matériel d'extraction
du Ni. Un premier choix s'est porté sur une solubilisation du Ni directement à partir de la masse
sèche de la plante Alyssum murale. L'autre choix, déjà testé dans la littérature, s'est porté sur
une solubilisation du Ni à partir des cendres de la plante Alyssum murale. L'autre partie de ce
travail traitera des méthodes hydrométallurgiques utilisées pour traiter le lixiviat afin d'en
extraire sélectivement le Ni sous une forme directement commercialisable.
Les sols de serpentine issus de l'altération des roches ultramafiques contiennent de large
concentration en métaux de valeur comme le nickel avec des teneurs variant entre 3 et 8 g/kg.
Ce nickel n'est néanmoins pas en concentration suffisante pour être exploité par l'industrie
minière et métallurgique qui demande des teneurs en nickel supérieures à 30 g/kg.
La plante Alyssum murale peut extraire des sols de serpentine et concentrer dans ses tissus de
fortes concentrations en Ni. Des essais de solubilisation du Ni ont été menés sur des graines de
cette plante par le biais d'une lixiviation chimique utilisant un acide à faible coût: l'acide
sulfurique. Les essais expérimentaux ont fait la démonstration de la lixiviation des graines
broyées finement d'Alyssum murale dans une solution de H₂S0₄ 0.5 M à une température de
90°C pendant un temps de 120 min et permettait d'extraire 97.0 ± 6.8% du Ni total. L'utilisation
d'un système de contre-courant à trois étapes permet avec les mêmes paramètres de lixiviation
une solubilisation quasi-totale de 99.0 ± 0.3% du Ni contenu dans les graines d'Alyssum murale.
Ainsi, une série de travaux a eu pour but de tester différentes techniques de raffinage du Ni à
partir du lixiviat produit. Un mélange plus large des parties de la plante comprenant les fleurs et
les feuilles a été choisi afin d'expérimenter les paramètres de la lixiviation. Le mélange de fleurs
et de feuilles représentent alors une plus grande proportion de la biomasse pour Alyssum
murale. Les procédés de raffinage comme la précipitation sélective ou l'électroplaquage n'ont
pas permis une extraction sélective du Ni à partir du lixiviat de la plante. La coagulation et la
floculation de la matière organique présente largement dans le Iixiviat d'Alyssum murale a
révélé que le Ni ainsi que des ligands organiques sont liés dans des complexes. La récupération
sélective du Ni à partir du lixiviat d'Alyssum murale a été menée grâce à l'utilisation d'une
solution organique d'extraction à base d'un acide phosphonique bis (2.4.4-trimethylpentyle)
(Cyanex 272). Les résultats ont montré que 72.4 ± 6.4% du Ni total contenu dans le lixiviat
d'Alyssum murale pouvaient être récupéré sous la forme de cathode.
Enfin, la suite des travaux s'est portée sur la solubilisation et le raffinage du nickel des cendres
de la plante Alyssum murale. L'incinération de la masse sèche d'Alyssum murale a permis de
récupérer 98.9 ± 0.1% du Ni total en produisant une cendre d'une teneur en Ni de 158 g Ni/kg.
Une lixiviation de ces cendres par une solution H₂S0₄ 1.9 M à une température de 90°C pendant
une durée de 240 min et avec un pourcentage de solides de 15% a permis de solubiliser 96.2%
du Ni disponible dans ces cendres. Le raffinage et la valorisation de ce Ni ont été réalisés par
une voie originale: la cristallisation d'un sel de sulfate double de Ni et d'ammonium. Le lixiviat
des cendres concentré en Ni a été neutralisé à pH 5, puis son volume a été réduit d'un facteur 3
par évaporation. La cristallisation a été réalisée par ajout de sulfate d'ammonium à une
température de 2°C. Le sel produit a été re-solubilisé dans une solution aqueuse concentrée en
Ni et Mg. Cette solution a été purifiée de ces impuretés par cristallisation et filtration de MgF2.
Le sel de sulfate double a alors été de nouveau cristallisé, puis récupéré par filtration. L'analyse
de la teneur en métaux de ce sel a montré une teneur en Ni de 132 ± 3 g/kg. De plus, une
analyse par DRX a permis de démontrer l'identité du composé (Ni(NH₄)₂(S0₄)₂•6H₂0). Les
autres métaux comme le Fe ou le Mg sont présents à des teneurs traces. Une étude technico-
économique a montré le fort potentiel économique de cette voie de production.


identifier: Isabel, Denis  (1988). Modélisation stochastique des pesticides dans la zone vadose.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 196 p.

subject:
modèle stochastique
pesticides
zone vadose
adsorption
aquifère
contamination aquatique
convection
dégradation
eau
hydrologie
modèle numérique
matière organique
sol
surface
variabilité spatiale

abstract:
La contamination des eaux souterraines par les pesticides employés en
agriculture constitue un problème environnemental de plus en plus sérieux. Étant
donné la complexité des processus en cause, de nombreux modèles déterministes
comme PESTAN et PRZM ont été proposés pour guider la gestion de l'utilisation des
pesticides. Cependant, les découvertes récentes concernant la variabilité spatiale
des propriétés des sols jettent un doute sur la validité de ces modèles et nous
incitent à proposer de nouveaux modèles stochastiques. Le but de cette étude est
donc de développer de nouveaux modèles de gestion tenant compte de la variabilité
spatiale des propriétés des sols.
La modélisation stochastique est toujours basée sur un modèle déterministe.
C'est pourquoi nous commencons par une révision des principaux éléments
habituellement rencontrés dans les modèles déterministes du destin des polluants
organiques, dont les pesticides, dans la zone vadose. Cette revue sert également à
présenter les concepts et les paramètres utilisés dans la suite de la thèse.
Par la suite, nous abordons la caractérisation de la variabilité spatiale des
propriétés des sols. Nous voyons d'abord comment cette variabilité limite la
représentativité des modèles déterministes, justifiant ainsi l'emploi de modèles
stochastiques. Nous voyons ensuite comment la variabilité spatiale peut être
caractérisée pour en arriver à une revue des études de caractérisation publiées.
Cette revue nous dresse un portrait de la grandeur de la variabilité de plusieurs des
propriétés importantes des sols.
Nous présentons ensuite les principes de la modélisation stochastique en
montrant comment elle permet de représenter la variabilité spatiale. Cette
présentation débute par la démonstration numérique de l'inutilité du coefficient de
dispersion, ce qui nous amène au modèle de convection-adsorption-dégradation
stochastique que nous proposons.
Nous pouvons ensuite présenter quelques solutions analytiques de ce
modèle stochastique, obtenues en supposant des conditions hydriques
stationnaires et verticalement homogènes. Ces solutions décrivent l'évolution des
concentrations moyennes à une profondeur donnée suite à l'application d'une dose
connue de pesticide à la surface du sol. Nous présentons également une relation
permettant d'estimer la moyenne et la variance de la fraction totale lessivée à long
terme passé une profondeur donnée. Ces statistiques peuvent servir d'indice de la
vulnérabilité des eaux souterraines à la contamination par les pesticides.
Finalement, nous présentons un modèle numérique stochastique permettant
de simuler, sur une base journalière, le destin des pesticides, ou de toute
contamination organique de la zone vadose, dans des conditions non-stationnaires
et verticalement hétérogènes. Ce modèle stochastique numérique constitue un outil
souple permettant de vérifier rapidement plusieurs hypothèses d'utilisation des
pesticides dans des conditions climatiques et pédologiques complexes.


identifier: Isabel, Denis  (1983). Utilisation des méthodes numériques d'optimisation et d'analyse de sensibilité dans la calibration des modèles hydrologiques analytiques.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 161 p.

subject:
analytique
calibration
hydrologie
débit
bassin versant
méthodes numériques
modèles mathématiques
optimisation
sensibilité

abstract:
Le problème de la calibration des modèles hydrologiques, les solutions
utilisées pour le résoudre et les problèmes non-résolus s'y rattachant sont
d'abord exposés à partir d'une revue de littérature. Il en ressort que la
calibration automatique des modèles hydrologiques analytiques, à l'aide des
algorithmes de programmation non-linéaire, est devenue pratique courante
car elle offre de nombreux avantages d'objectivité et de rapidité sur la
calibration manuelle. Les deux éléments les plus importants d'une stratégie
de calibration sont: le choix de la fonction critère et le choix de la
méthode d'optimisation. Il est proposé d'utiliser une fonction critère
basée sur la méthode du maximum de vraisemblance et d'utiliser ensuite plusieurs
algorithmes d'optimisation en série. Ces recommandations sont
ensuite testées à l'aide de plusieurs calibrations synthétiques dont les
résultats sont excellents. Ces calibrations révèlent de plus que le critère
de convergence a également un rôle important et qu'il doit toujours être
très sévère.


identifier: Janin, Amélie  (2009). Développement d'un procédé chimique de décontamination de bois usagé traité à l'arseniate de cuivre chromaté.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 244 p.

subject:
procédé chimique
décontamination
bois usagé
arsenic
cuivre
chrome
récupération
lixiviation
lixiviats

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

Les rejets sans cesse grandissants de déchets de bois traité à l’arséniate de cuivre chromaté
(ACC) imposent le développement de nouvelles technologies de traitement et de recyclage, afin
d’éviter l’accumulation des déchets de bois traité dans les sites d’enfouissement, ainsi que la
dispersion des contaminants dans l’environnement. Le but de cette étude est d’identifier un
procédé de lixiviation chimique et de traitement des lixiviats qui permet l’extraction de l’arsenic,
du chrome et du cuivre dans le bois traité à l’ACC et qui soit applicable à grande échelle, c'est-à-
dire à des coûts d’exploitation compétitifs en comparaison aux autres filières de gestion de ces
matériaux contaminés.
Dans un premier temps, les conditions de lixiviation chimique ont été étudiées afin d’optimiser
les paramètres tels que le choix du réactif chimique de lixiviation, sa concentration, le ratio
solide/liquide, la température, le temps de lixiviation et la taille des particules de bois pour la
rémédiation de bois traité à l’ACC. Les résultats démontrent que l’acide sulfurique est un réactif
à la fois peu coûteux et très efficace. Les conditions optimales d’opération lors de la lixiviation
de bois traité à l’ACC par l’acide sulfurique sont une température de 75°C, avec une
concentration de 0.2 N H2SO4 et une teneur en solides de 150 g de bois par litre. Dans ces
conditions, trois étapes de deux heures de lixiviation successives permettent l’extraction de 99%
de l’arsenic et du cuivre, et 91% du chrome, tandis que la concentration d’arsenic dans les
lixiviats de tests standards TCLP (toxic characteristic leaching procedure) et SPLP (synthetic
precipitation leaching procedure) est réduite de 86% et 82% respectivement. Ces résultats
rapportent une baisse significative du risque de contamination de l’environnement. Les coûts
d’opération de l’étape de lixiviation seule sont de 25 $US par tonne de bois traité (tbt). Ces
résultats démontrent la faisabilité de l’étape de décontamination par voie chimique. En effet, la
lixiviation par l’acide sulfurique est une option prometteuse pour une gestion durable des déchets
de bois traité à l’ACC.
Dans un deuxième temps, cette étude explore différentes options pour extraire les métaux (As, Cr
et Cu) depuis les lixiviats métalliques issus de la rémédiation chimique du bois traité à l’ACC.
Tout d’abord, la précipitation-coagulation avec du chlorure ferrique a été testée. Ce traitement,
conduit à pH 7 avec de l’hydroxyde de sodium et un polymère anionique (Magnafloc 10), permet
d’extraire simultanément 99% de chacun des trois métaux. Ce procédé génère 37 kg de boues
sèches par tonne de bois traité, ce qui correspond à une réduction du volume des déchets
métalliques de 99.7%. Les coûts d’opération de la lixiviation suivie de la précipitation totale à
pH 7 avec NaOH et FeCl3 ont été estimés à 80$ US tbt-1. Bien que très efficace dans ces
conditions, l’emploi combiné de NaOH et FeCl3 ne permettait toutefois pas de récupérer
sélectivement les métaux.
Par la suite, l’extraction et la récupération du cuivre a été étudiée par électrodéposition. Cette
technologie est efficace et permet la récupération à la cathode de 99% du cuivre après 90 min de
traitement à 10 A. Par contre, l’arsenic a été identifié comme étant un agent perturbateur lors de
l’électrodéposition du cuivre. En effet, l’arsenic et le cuivre se déposaient simultanément à la
cathode sous forme de Cu3As. En revanche, si une précipitation est conduite préalablement à
pH 4 avec du chlorure ferrique, il est possible d’éliminer 99% de l’arsenic et 88% du chrome par
précipitation, puis de poursuivre par l’électrodéposition du cuivre. Dans ce cas, un réajustement
de pH à 1.3 est nécessaire avant l’imposition du courant électrique, ce qui permet l’extraction de
99% du cuivre sous une forme solide et de bonne qualité (pur à 99%). Ce procédé comprenant la
lixiviation chimique du bois traité, la précipitation des lixiviats à pH 4, le réajustement de pH
puis l’électrodéposition coûterait environ 101 $US tbt-1, tandis que les revenus de vente du
cuivre récupéré sont estimés à 8 $US tbt-1.
L’utilisation de résines échangeuses d’ions a également été étudiée pour l’extraction sélective à
la fois du chrome et du cuivre depuis les lixiviats acides issus de la rémédiation du bois traité à
l’ACC. Des essais préliminaires en mode cuvée ont révélé que la résine chélatante Dowex
M4195 offre une très forte sélectivité pour le cuivre, tandis que la résine cationique forte
Amberlite IR120 a une capacité d’échange élevée pour le chrome et le cuivre. La combinaison
des résines M4195 et IR120 en colonnes successives permet l’élimination de 96% du cuivre et
68% du chrome. La régénération des résines et leur recyclage a également été étudiée.
L’hydroxyde d’ammonium s’est révélé être un éluant très efficace pour le cuivre (94% du cuivre
solubilisé depuis la résine chélatante), tandis que l’acide sulfurique à 10% permet de solubiliser
81% du chrome immobilisé sur la résine IR120. Par ailleurs, l’étude de cycles successifs
d’adsorption et d’élution des résines M4195 et IR120 a mis en avant la stabilité des capacités
d’échange des résines M4195 et IR120 tout au long de cinq cycles de traitement. La détérioration
des résines n’a pas été observée après les cinq étapes d’élution. En outre, ces résultats laissent
entrevoir une rétention de l’arsenic par diffusion dans les colonnes de résine M4195, ce qui
nécessite une adaptation du débit afin d’éviter des problèmes de contamination des éluats de la
résine M4195 par l’arsenic. Le traitement successif des lixiviats acides de bois traité à l’ACC par
les résines M4195 et IR120 permet l’extraction sélective du cuivre, puis du chrome, tandis que
l’arsenic peut être extrait des effluents par précipitation-coagulation avec le chlorure ferrique à
pH 5.7. Ce procédé permet l’enlèvement de 99.9% de l’arsenic présent initialement. Au final, les
effluents contiennent moins de 1 mg L-1 d’arsenic, de chrome et de cuivre et peuvent
potentiellement être réutilisés à l’étape de lixiviation ou rejetés dans le réseau d’égouts.


identifier: Jobidon, Jean  (1990). Interdépendance des propriétés physiques des sols dans un modèle de contamination des eaux souterraines par des pesticides.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 166 p.

subject:
aquifère
contamination
eau souterraine
pesticide
propriété physique
variabilité spatiale
statistique
modèle Vulpest
sol

abstract:
Le but de cette étude est de vérifier l'impact de l'interdépendance de certains
paramètres physiques sur la modélisation de la contamination verticale des sols par des
pesticides. Des problèmes reliés à la représentation de la variabilité spatiale des
propriétés physiques et à l'estimation du degré d'homogénéité des sols en sont la
source.
Des parcelles de deux fermes expérimentales d'Agriculture Québec font l'objet
d'une caractérisation. Plusieurs échantillons non-remaniés sont prélevés dans chaque
horizon de sol. Des propriétés physiques telles que la conductivité hydraulique, la
porosité, la masse volumique, la granulométrie, la proportion de matière organique sont
mesurés en laboratoire.
Les distributions statistiques sont établies pour les propriétés mesurées dans
chaque horizon de sol. La méthode des corrélations par rangs de Kendall est utilisée et
un test du niveau de signification permet d'évaluer le degré d'homogénéité des sites.
Le modèle mathématique "Vulpest" est un outil d'évaluation de la vulnérabilité des
eaux souterraines à la contamination par les pesticides. Il a été développé à l'INRS-Eau
pour Environnement Canada. Ce modèle est de type stochastique, il est simple
d'utilisation et la proximité de ses concepteurs a facilité sa modification en une version
hybride permettant la considération de certaines régressions basées sur les corrélations
mesurées avec les données des sites réels.
Des simulations ont été faites pour neuf pesticides ayant des propriétés
différentes. La version originale du modèle, traitant les paramètres indépendamment, a
pu être comparée à la version hybride considérant certaines régressions afin de mesurer
l'impact de la prise en compte de l'interdépendance de certaines propriétés physiques
des sols.
Les principales conclusions de cette étude sont les suivantes. Les différences
entre les deux versions sont apparentes pour des évènements de faible probabilité au
dépassement et pour les pesticides les plus solubles. La considération de
l'interdépendance des propriétés physiques dans le modèle entraine une augmentation
de la valeur estimée de la vitesse d'écoulement de l'eau de le sol.


identifier: Jourdain, Véronique  (2006). Modélisation régionale de type débit-durée-fréquence (QdF) des évènements de crues printanières dans un cadre non stationnaire.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 56 p.

subject: crue débit durée fréquence QdF printemps quantiles

abstract:
L'analyse débit-durée-fréquence (notée QdF) tient compte de la variabilité temporelle des
crues. Ainsi, les modèles régionaux de type QdF permettent l'estimation des quantiles de
crues à des sites non jaugés non seulement en fonction de la période de retour, mais
également en fonction de la durée de la crue. Ces modèles QdF ont été surtout développés
dans un cadre stationnaire, c'est-à-dire lorsque aucune tendance n'est présente dans les
séries hydrologiques. Plusieurs études indiquent des changements temporels importants
des caractéristiques statistiques des débits de crue. En effet, des tendances statistiques
significatives sont de plus en plus observées et, dans ce cas, les séries hydrologiques ne
respectent plus l 'hypothèse de stationnarité sur laquelle reposent de nombreux modèles
QdF. De nouvelles méthodes d'estimation des quantiles de crues tenant compte de la
présence de non-stationnarité dans les séries hydrologiques doivent donc être
développées. Le modèle proposé dans ce mémoire est une approche régionale non
stationnaire de type QdF basée sur les voisinages hydrologiques définis par l'analyse
canonique des corrélations (notée ACC). Un ensemble de 22 stations hydrométriques
situées au sud de l'Ontario (Canada) ainsi qu'en Nouvelle-Angleterre (États-Unis) a été
utilisé pour évaluer la performance de l'approche proposée. Une procédure de type
« jackknife » a été employée pour évaluer la performance de la méthode pour l'estimation
des quantiles de crues par la modélisation QdF. Les résultats basés sur les voisinages
hydrologiques ont été comparés à ceux obtenus à partir d'un scénario où l'information
disponible dans toutes les stations hydrométriques est employée pour l'analyse. Par
ailleurs, afin d'évaluer l'erreur faite en employant un modèle QdF stationnaire en présence
de non-stationnarité dans les séries hydrologiques, les résultats obtenus à partir d'une
approche QdF stationnaire ont été comparés à ceux obtenus à partir du modèle proposé.
Pour les stations hydrométriques à l'étude, on conclut finalement à la supériorité du
modèle QdF non stationnaire basé sur les voisinages hydrologiques. En effet, la
combinaison ACC et modélisation QdF non stationnaire, c'est-à-dire l'approche
proposée, permet d'obtenir, en présence de non-stationnarité, des estimations des
quantiles de crue de plus grande qualité.


identifier: Julien, Héryk P.  (2000). L'impact des processus fluviaux hivernaux sur les frayères et la survie intergranulaire du saumon atlantique (Salmo salar L.)   Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de la terre, 68 p.

subject:
saumon atlantique
Salmo salar
habitat
reproduction
sédiment
hiver
rivière
frayère
infiltration
alevin
œufs
frasil
gravier

abstract:
Les processus d'érosion et de sédimentation des cours d'eau sont des phénomènes naturels qui
façonnent les habitats aquatiques. Bien que la dynamique de ces processus géomorphologiques
soit bien connue, peu d'informations sont disponibles concernant l'influence de certains aspects de
ces processus sur les frayères et sur la survie interganulaire des salmonidés. Dans cette optique, le
premier objectif de ce mémoire consiste à évaluer l'impact des sédiments fins sur la survie des
oeufs et des alevins pré-émergeant du saumon Atlantique (Salma salar L.). Le deuxième objectif
consiste à évaluer l'impact de l'accumulation de frasil sous le couvert de glace sur l'érosion du
substrat des frayères à salmonidés.
À l'automne 1997, 53 nids artificiels contenant des oeufs fécondés de saumon Atlantique ont été
installés dans 6 frayères à saumons de la rivière Sainte-Marguerite située dans la région du
Saguenay (Québec). Les caractéristiques géomorphologiques et granulométriques des frayères ont
été déterminées à partir de coupes transversales du chenal et de mesures détaillées de la
granulométrie du substrat. De plus, 15 chaînes d'érosion ont été installées dans le substrat de
chaque frayères.
À l'hiver et au printemps 1998, les coupes transversales ont été relevées de nouveau afin de
mesurer les variations net de l'élévation du lit fluvial et de déterminer l'épaisseur des
accumulations de frasil sous le couvert de glace. Au printemps, suite à la période d'éclosion des
oeufs, les nids ont été retirés et la survie des oeufs et des alevins vésiculés a été déterminée et
comparée à la quantité de sédiments fins infiltrés dans les nids et au pourcentage de sable déposé
à leur surface. Au début de l'été 1998, les chaînes d'érosion ont été récupérées afin de mesurer
l'affouillement maximal du lit fluvial au cours du développement intergranulaire des oeufs et des
alevins.
Les résultats démontrent que les sédiments fins (<1mm de diamètre) infiltrés dans les nids
artificiels ont un effet négatif significatif sur la survie intergranulaire des saumons. En ce qui
concerne la survie jusqu'aux stades pré-oeillé (STPE) et oeillé (STE), les résultats démontrent
qu'il existe une corrélation négative plus forte (STPE r=-0.67 p<0.05; STE r=-0.66 p<0.05) entre
la survie intergranulaire et la quantité de particules très fines infiltrée dans les nids, soit les limons
et les argiles (particules de diamètre <O.063mm), que les particules de plus grosses tailles. Pour ce
qui est de la survie jusqu'à l'éclosion, les résultats indiquent l'existence d'une corrélation plus
élevée (r=-0.76, p<0.05) avec la quantité totale des sédiments inférieurs à 1mm infiltrés dans les
nids. Les analyses ont aussi démontré une corrélation positive faible mais significative (r=0.47,
p<0.05) entre le taux d'ensablement superficiel du substrat et la survie intergranulaire jusqu'à
l'éclosion.
L'étude statistique des données fournies par les chaînes d'érosion a démontré que la profondeur
maximale de l'érosion du substrat des frayères est significativement accrue (ANOV A, F= 177 .64,
p<0.001) en présence de bancs d'accumulation de frasil. L'analyse des données topographiques
démontre que l'accumulation de frasil sous le couvert de glace réduit le chenal d'écoulement de la
rivière. Cette réduction pourrait contraindre l'écoulement du cours d'eau et augmenter les forces
de cisaillement appliquées sur le lit fluvial. Cette hypothèse expliquerait l'augmentation de la
profondeur d'affouillement des frayères, en présence de frasil, observé dans la présente étude. Ce
phénomène pourrait avoir des conséquences majeures sur la stabilité des nids et la survie
intergranulaire de la progéniture des salmonidés frayant en milieu lotique.


identifier: Keighan, Edric  (1978). L'évaluation de l'ATP comme mesure du carbone vivant (biomasse) phytoplanctonique dans un écosystème aquatique.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 122 p.

subject:
algue
ATP
bioessai
bioluminescence
biomasse
carbone
chlorophylle-A
CVT
luciferase
luciferine
phytoplancton
tampon TRIS
fleuve Saint-Laurent


identifier: Khalil, Bahaa  (2010). Méthodes statistiques pour l'évaluation et la reconfiguration des réseaux de suivi de la qualité de l'eau de surface.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 333 p.

subject:
statistique
réseaux de suivi
qualité
eau de surface
estimation
site non jaugé
rationalisation des variables
refonte

abstract:
This study addresses the assessment and redesign of surface water quality monitoring (WQM)
networks. The design of WQM networks depends primarily upon the objectives of the
monitoring program and the characteristics of the monitored region. Despite several statistical
approaches that have been proposed for the assessment and redesign of long-term WQM
networks, several deficiencies in these approaches exist.
The main goal of this study is to propose statistical approaches for the assessment and redesign
of WQM networks that overcome existent deficiencies in the currently applied approaches. In
addition, this study intends to introduce an innovative approach for the estimation of the water
quality characteristics at ungauged sites. Four objectives are specified: (i) to review the current
applied statistical approaches for the assessment and redesign of surface WQM networks; (ii) to
develop a new statistical approach for the rationalization of water quality variables; (iii) to
develop a new statistical approach for the assessment and redesign of WQM locations; and (iv)
to introduce a statistical methodology for the estimation of water quality characteristics at
ungauged sites.
In this study, statistical approaches used for the assessment and redesign of surface water quality
monitoring networks are first reviewed. In this review, various monitoring objectives and related
procedures used for the assessment and redesign of surface WQM networks are discussed. For
each approach, advantages and disadvantages are examined from a network design perspective.
The literature review reveals that correlation-regression is the most common approach used to
assess and eventually reduce the number of water quality variables in WQM networks. However,
several deficiencies in this approach are identified. Based upon these identified deficiencies, a
new statistical approach is proposed for the rationalization of water quality variables. The
proposed approach overcomes deficiencies in the conventional correlation-regression approach
and represents a useful decision support tool for the optimized selection of water quality
variables. It allows for the identification of optimal combinations of water quality variables to be
continuously measured and those to be discontinued.
To reconstitute information about discontinued water quality variables, four record extension
techniques are examined. Ordinary least squares regression (OLS), the line of organic correlation
(LOC), the Kendall-Theil robust line (KTRL) and KTRL2, which is a modified version of the
KTRL proposed in this study. The advantage of the KTRL2 is that it includes the advantage of
LOC in maintaining variability in the extended records and the advantage of KTRL in being
robust in the presence of extreme values. Monte-Carlo and empirical studies are conducted to
examine these four techniques for bias, standard error of moment estimates and a full range of
percentiles. The Monte-Carlo study showed serious deficiencies in the OLS and KTRL
techniques, while the LOC and KTRL2 techniques have results that are nearly similar. Using real
water quality records, the KTRL2 is shown to lead to better results than the other techniques.
The literature review also reveals that several deficiencies in the approaches proposed for the
assessment of monitoring locations exist. The deficiencies vary from one approach to another,
but generally include: (i) ignoring the characteristics of the basin being monitored in the design
approach; (ii) handling multivariate water quality data sequentially rather than simultaneously;
(iii) focusing mainly on locations to be discontinued; and (iv) ignoring reconstitution of
information at discontinued locations. A methodology that overcomes these deficiencies is
proposed. In the proposed methodology, hybrid-cluster analysis is employed to identify groups
of sub-basins with similar characteristics. A stratified optimum sampling strategy is then
employed to identify the optimum number of monitoring locations in each of the sub-basin
groups. An aggregate information index is employed to identify the optimal combination of
locations to be discontinued. Results indicate that the proposed methodology allows the
identification of optimal combinations of locations to be discontinued, locations to be
continuously measured and sub-basins where monitoring locations should be added.
To fulfill the last objective, two models are developed for the estimation of water quality mean
values at ungauged sites. An ensemble artificial neural network (EANN) model is developed to
establish the functional relationship between water quality mean values and basin attributes. The
second model is based on canonical correlation analysis (CCA) and EANN. CCA is used to form
canonical attributes space using data from gauged sites. Then, an EANN is applied to identify the
functional relationships between water quality mean values and the attributes in the CCA space.
A jackknife validation procedure is used to evaluate the performance of the two models. The
results show that the developed models are useful for estimating the water quality status at
ungauged sites. However, the CCA-based EANN model performed better than the EANN model
in terms of prediction accuracy.


identifier: Kinsey, Nicholas  (1975). Effets du pH sur le dosage des métaux traces par la méthode de la polarographie inverse.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 142 p.

subject:
acidite
analyse
anode
anodic-stripping
ASV
cadmium
complexe
courant
cuivre
dosage
DPASV
eau
ion
métaux traces
organique
pH
plomb
polarographie
speciation
voltametrie
zinc


identifier: Klein, Iris Maria  (2012). Mise à l'échelle et projections futures des précipitations extrêmes journalières hivernales en Californie pour différents scénarios climatiques utilisant la distribution généralisée des valeurs extrêmes avec des covariables atmosphériques.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 118 p.

subject:
précipitation hivernale
climat
covariable atmosphérique
modèle GVE
valeurs extrêmes
AOGCM
États-Unis
Californie
précipitations extrêmes
régionalisation

abstract:
Dans ces travaux de maîtrise, nous utilisons la distribution généralisée des valeurs
extrêmes (GVE), avec des variables atmosphériques comme covariables dans les
paramètres de la distribution, afin de produire des projections futurs des précipitations
extrêmes à l'échelle locale. Le choix des covariables approprié est basé sur une analyse
de corrélation linéaire. Les variables atmosphériques utilisées sont simulées par un
Modèle Couplé Océan-Atmosphère de Circulation Générale (AOGCM), tenant compte
des changements climatiques (CC). Des variables atmosphériques provenant des
réanalyses et des observations de précipitations quotidiennes des stations
météorologiques sont utilisées pour le développement, la calibration et la validation d'un
modèle statistique. Les simulations AOGCM sont utilisées pour produire des projections
futures. Plusieurs simulations de trois différents scénarios d'émissions futures nous
permettent d'évaluer la variabilité et la plage d'incertitude dans les projections. Le
modèle est appliqué aux précipitations quotidiennes maximales hivernales pour les
stations de la côte ouest des États-Unis (Californie), une région qui est connue pour ses
régimes de précipitations non-stationnaires. La statistique de déviance nous sert comme
critère de décision pour déterminer pour quels paramètres et à quel niveau les covariables
doivent être incluses. L'humidité spécifique et la vitesse verticale de l'air sont proposées
comme meilleurs prédicteurs de la région, et intégré linéairement dans le paramètre de
position du modèle GVE. Les résultats donnent une tendance d'accroissement des valeurs
de retour pour le 21ème siècle de tous les scénarios: environ 5.0% pour les scénarios A2 et
AlB et environ 2.6% pour le scénario Bl. Ces changements sont accompagnés d'une
forte variabilité et les différences plutôt petites entre les scénarios.


identifier: Kraemer, Lisa D.  (2006). Dynamique de la prise en charge et de la détoxication de métaux (Cd, Cu, Zn) chez la perchaude (Perca flavescens).  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 277 p.

subject:
détoxication
métaux
métal
cadmium
cuivre
zinc
perchaude
poisson
transplantation
Perca flavescens

abstract:
La perchaude (Perca flavescens) est une espèce du poisson qui est souvent retrouvée
non seulement dans des lacs de référence, mais également dans les lacs contaminés en
métaux. Cette espèce de poisson représente ainsi un bon modèle pour étudier la
bioaccumulation de métaux in situ. Les objectifs de cette thèse étaient d'examiner la
dynamique d'accumulation et d'élimination de métaux (Cd, Cu et Zn) chez la perchaude sur
le terrain. Cette dynamique a été suivie suite à des changements brusques du régime
d'exposition (c.-à-d., par des études de transplantation) et de façon saisonnière chez les
perchaudes indigènes dans leurs lacs d'origine. De plus, la bioréactivité des métaux
accumulés a été examinée en suivant l'accumulation des métaux au niveau subcellulaire. On a
également examiné l'importance relative de la nourriture et de l'eau ambiante comme sources
de Cd pour la perchaude, en utilisant des expériences menées sur le terrain. Un modèle
cinétique de bioaccumulation a été alors développé pour examiner l'accumulation de Cd chez
les populations de perchaudes indigènes.
Afin d'examiner comment les concentrations en métal changeraient chez la perchaude
suivant un changement brusque de leur régime d'exposition, des poissons ont été transplantés
d'un lac de référence (Lac Opasatica) vers un lac contaminé (Lac Dufault) pour examiner la
dynamique de la prise en charge en métal, et du Lac Dufault au Lac Opasatica pour examiner
la dynamique d'élimination en métal. Les résultats de ces expériences ont suggéré que la
perchaude contrôle ses concentrations internes de Cd, Cu et Zn différemment. Par exemple,
les concentrations du Cd ont augmenté dans tous les organes étudiés (les branchies, le tractus
gastro-intestinal, le foie et le rein) dans l'expérience de prise en charge, et pendant
l'expérience d'élimination, peu de perte de ce métal s'est produite dans le foie et le rein. Par
contre, il y avait peu changement des concentrations en Zn chez les poissons transplantés,
malgré des concentrations en Zn²⁺ beaucoup plus élevées dans le lac Dufault, suggérant que
l'accumulation de ce métal soit fortement régulée par la perchaude. D'autre part, les
concentrations en Cu ont augmenté dans le foie des poissons transplantés pendant
l'expérience de la prise en charge, et elles ont rapidement diminué pendant l'expérience
d'élimination, suggérant que l'élimination accrue soit une stratégie importante employée par
la perchaude pour contrôler des concentrations accumulées de ce métal. Un examen des
variations saisonnières de Cd et de Cu a indiqué que ces métaux ont changé de manière
significative dans le foie pendant une période de quatre mois (de mai à août), mais seulement
chez les poissons avec des concentrations hépatiques élevées de ces deux métaux.
Au niveau subcellulaire, les résultats des expériences de transplantation ont indiqué
que la majorité du Cd et du Cu accumulés dans le foie était associée à la fraction des
protéines stables à la chaleur (c.-à-d., contenant de la métallothionéine), suggérant qu'une
grande partie du Cd et du Cu bioaccumulés ait été détoxiquée. Cependant, il y avait une
certaine accumulation de ces métaux dans les fractions « potentiellement sensibles » aux
métaux (des organelles et des protéines dénaturées à la chaleur), suggérant que la
désintoxication ait été inachevée. Dans l'étude examinant les variations saisonnières, on a
également observé que les concentrations en Cd et en Cu étaient plus élevées et légèrement
plus variables dans les fractions « potentiellement sensibles » chez les poissons des lacs
contaminés.
Afin d'examiner l'importance relative de la nourriture et de l'eau comme sources de
Cd pour la perchaude, on a de nouveau utilisé une approche de transplantation. Dans cette
expérience, des perchaudes provenant du lac Opasatica ont été maintenues dans des cages
pendant 30 jours dans un lac de référence (Opasatica) ou un lac contaminé au Cd (Dufault),
et des proies étaient offertes (zooplancton) aux poissons dans chaque lac, créant ainsi quatre
régimes d'exposition : eau de référence et nourriture de référence (référence); eau de
référence et nourriture contaminée (Cd alimentaire seulement); eau contaminée, nourriture de
référence (Cd aqueux seulement); et eau contaminée plus nourriture contaminée (Cd
alimentaire + Cd aqueux). Les résultats de cette expérience ont montré que le foie et le
tractus gastro-intestinal sont influencés par le Cd aqueux et alimentaire, tandis que le rein et
les branchies ne sont influencés que par le Cd aqueux.
Dans la section finale de cette thèse, on a utilisé des données d'expériences de
transplantation pour développer un modèle de bioaccumulation hépatique de Cd qui tient
compte de l'accumulation du Cd à partir de l'eau et de la nourriture. Après avoir estimé les
valeurs de divers paramètres du modèle, on a utilisé le modèle pour calculer l'importance
relative du Cd alimentaire et du Cd aqueux comme sources du métal pour la perchaude
juvénile vivant dans les lacs différant dans leurs niveaux de contamination en Cd. Dans les
lacs les plus contaminés en Cd ([Cd²⁺] > 0,7 nM), le modèle prédisait assez bien la
concentration en Cd hépatique en ne tenant compte que de la concentration ambiante en Cd²⁺
aqueux. Cependant, dans les lacs moins contaminés, la modélisation basée uniquement sur
l'eau comme source du Cd sous-estimait la concentration en Cd hépatique, suggérant que
dans de tels lacs le Cd présent dans la nourriture contribue plus significativement à la
bioaccumulation. Dans une perspective d'évaluation de risque, ces résultats impliquent que
dans les lacs les plus contaminés, où la perchaude risque d'être davantage vulnérable, la
bioaccumulation du Cd peut être prédite à partir de la concentration de Cd²⁺ dans l'eau,
sans tenir compte de la contribution apportée par la nourriture.


identifier: Labchir, Rachid  (1999). Atténuation de la contamination nitratée des eaux souterraines dans la zone riveraine des cours d'eau.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 304 p.

subject:
nitrate
eau souterraine
agriculture
contamination
zone riveraine
bassin versant
rivière Boyer

abstract:
La pollution par les nitrates d'origine agricole a un impact majeur sur la qualité des eaux
souterraines et superficielles. Du fait des relations d'échange entre les nappes et les
rivières, la qualité des eaux de surface devient dépendante de celle des eaux souterraines.
Ainsi, les zones riveraines des cours d'eau constituent un lieu de rencontre et d'interaction
entre ces deux systèmes d'eau, et peuvent jouer un rôle important en ce qui a trait à
l'atténuation des concentrations en nitrates en provenance des terres agricoles. Afin
d'étudier la performance des zones riveraines dans le contexte des conditions pédoclimatiques
du Québec (Canada), neuf sites situés dans le bassin versant de la rivière Boyer
(trois sites à végétation arbustive, trois sites à végétation herbacée, trois sites à végétation
rase) ont été suivis en 1995, 1996 et 1997 du printemps jusqu'à l'automne. On a pu vérifier
l'influence du type de la végétation, de la largeur de la zone riveraine, ainsi que de certains
paramètres physiques ou chimiques, sur l'atténuation des nitrates dans l'eau souterraine et
le sol, de même que la distribution spatiale et temporelle de cette atténuation dans chacun
des sites étudiés. Une analyse statistique des résultats a été effectuée à l'aide du logiciel
SAS. On a pu ainsi comparer la performance de ces milieux riverains de différents types de
végétation, et aussi examiner les corrélations entre les paramètres analysés au niveau de
l'eau souterraine et du sol.
L'analyse des résultats obtenus a montré que les charges en nitrates dans l'eau souterraine
et le sol des sites étudiés semblent fortement dépendantes des cultures pratiquées dans les
champs avoisinants. Une atténuation de ces charges a été observée au niveau des zones
herbacées et arbustives lors de l'écoulement de la nappe vers le cours d'eau et en ce qui a
trait à l'évolution de ces contaminants au travers des trois profondeurs (0-10, 20-30 et 60-
70 cm), depuis le champ jusqu'à la rivière. Par contre, en ce qui concerne la végétation
riveraine rase (ou absente), une augmentation des concentrations en nitrates a été décelée.
Celle-ci est attribuée à l'infiltration dans cette zone des eaux de ruissellement en
provenance du champ. L'atténuation est plus importante lorsque les concentrations entrant
à l'amont de la zone riveraine, sont élevées. Cette atténuation due à l'assimilation des
nitrates par les plantes ou au processus de dénitrification semble dynamisée par
l'importance des charges en nitrates. Par ailleurs, les flux massiques semblent influencer
par différents facteurs (prélèvement par les plantes, dénitrification, paramètres
hydrologiques et hydrogéologiques).
Les traitements statistiques des données d'eau souterraine et du sol ont permis d'observer
qu'il existe une différence significative (p≤0.05) entre la performance des sites avec
végétation (herbacée ou arbustive) et ceux où la végétation est rase (ou absente). Les zones
avec végétation sont ainsi plus efficaces à atténuer les concentrations en nitrates que celles
avec végétation rase. La comparaison de la performance des zones herbacées et arbustives
a montré qu'une différence significative existe entre ces sites. En ce qui a trait à
l'atténuation des nitrates de l'eau souterraine, les zones arbustives semblent plus efficaces
que celles herbacées. Par contre, au niveau des profondeurs du sol 0-10 et 20-30 cm, les
sites à végétation herbacée semblent plus efficaces que ceux à végétation arbustive. Pour la
profondeur 60-70 cm, la végétation arbustive devient plus performante, ce qui illustre le
rôle des racines dans l'assimilation des nitrates. En ce qui concerne la largeur de la zone
riveraine, l'absence de différence significative entre les sites de même végétation (notant
aussi que cette largeur ne varie pas beaucoup entre les sites) semble montrer qu'elle
présente peu d'influence sur l'atténuation dans l'eau souterraine.
Au niveau de l'eau souterraine on note l'influence significative des fluctuations de la
profondeur de l'eau souterraine, du pH et de la température sur les concentrations en
nitrates. Le facteur le plus influent est la profondeur de la nappe, qui peut avoir un impact
sur les autres paramètres et sur les processus d'atténuation des nitrates (assimilation par les
plantes et dénitrification). Quant aux paramètres analysés au niveau du sol, il exite une
bonne corrélation entre le taux de matière organique, l'humidité et l'évolution des
concentrations en nitrates. Ceci montre l'influence significative de ces paramètres (taux
d'humidité et de matière organique) sur les processus d'atténuation des nitrates et plus
particulièrement sur l'activité bactérienne responsable de la dénitrification.
Les zones riveraines herbacées ou arbustives semblent donc constituer un instrument
d'aménagement efficace en vue du maintien de la qualité des cours d'eau en regard aux
concentrations en nitrates. Afin de maximiser l'efficacité de ces zones tout en utilisant une
largeur optimale, il Semblerait pertinent de combiner les deux types de végétation
(herbacée et arbustive). Une première zone herbacée d'une largeur de 2 à 3 mètres à la
limite avec le champ permettrait d'atténuer le ruissellement de surface et favoriser
l'infiltration de ces eaux tout en permettant une atténuation des nitrates. La deuxième zone
de végétation arbustive d'une largeur de 3 à 4 mètres permettrait la stabilité des rives du
cours d'eau et l'assimilation des nitrates de l'eau souterraine. La végétation ne devrait bien
entendu pas favoriser les apports d'azote par fixation (cas des légumineuses et des aulnes).


identifier: Laberge, Claude  (1995). Utilisation de la régression linéaire pour la détection de tendance dans des séries chronologiques environnementales.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 230 p.

subject:
méthode paramétrique
régression linéaire
série chronologique
méthodes non paramétriques
Monte-Carlo
autocorrélation
saisonnalité
série environnementale

abstract:
Cette recherche s'attaque aux problèmes pratiques de la détection de tendance dans
des séries chronologiques relativement bien échantillonnées (longues et équidistantes). Le
but premier du présent travail est de fournir un document qui traite de la majorité des
caractéristiques restrictives qui peuvent être rencontrées dans une étude de détection de
tendance utilisant la régression linéaire. L'autocorrélation, les valeurs aberrantes et les
saisonnalités sont traitées alors que la longueur et l'équidistance des séries sont supposées
adéquates. On cherche alors des solutions simples et pratiques pour tenir compte des
caractéristiques restrictives. Ces solutions sont validées à l'aide de simulations de Monte
Carlo et les tests qui en résultent sont comparés aux tests non paramétriques généralement
utilisés dans le domaine de l'eau.
L'utilisation de variables avec retard dans la régression a été sélectionnée pour tenir
compte de la présence d'autocorrélation. À l'exception de la présence de très forte
autocorrélation, les études de simulations ont montré que le seuil de 5% est conservé et que
la puissance n'est pas significativement différente de la puissance théorique. On peut donc
connaître les propriétés de ce test en présence d'autocorrélation sauf pour les cas de très
forte autocorrélation. Lorsque l'ordre du processus autorégressif n'est pas connu, on a
montré que l'utilisation d'une surparamétrisation permet d'effectuer le test de détection de
tendance sans affecter le seuil et la puissance.
En présence de valeurs aberrantes seulement (pas d'autocorrélation), l'utilisation des
M-Estimateurs permet une détection de tendance adéquate, puisque le seuil théorique est
conservé et la puissance, bien que significativement plus faible que la puissance théorique,
demeure stable pour des amplitudes et des emplacements différents des valeurs aberrantes.
Les M-Estimateurs permettent donc un test beaucoup plus fiable que le test utilisant les
estimateurs classiques.
En présence de I0 (et d'autocorrélation), l'utilisation des M-Estimateurs permet
également une détection de tendance adéquate: le seuil théorique est conservé et la
puissance, encore significativement plus faible que la puissance théorique, demeure stable
pour des amplitudes et des emplacements différents des valeurs aberrantes. L'introduction
d'autocorrélation n'affecte donc pas la détection de tendance pourvu qu'on utilise une
variable avec retard dans le modèle de régression multiple et que l'effet des valeurs
aberrantes est propagé par la structure autorégressive (10). Les M-Estimateurs permettent
donc un test beaucoup plus fiable que le test utilisant les estimateurs classiques.
En présence de AO, les M-Estimateurs ne permettent pas une détection de tendance
adéquate (le seuil est significativement plus grand que 5%). Il est nécessaire de trouver une

nouvelle méthode permettant d'annuler le biais important de l'estimateur du coefficient
d'autorégression si l'on veut détecter adéquatement des tendances en présence de ce type
de valeurs aberrantes.
En présence de saisonnalités seulement, l'utilisation des variables muettes permet
d'obtenir un test de détection de tendance avec des propriétés semblables au cas théorique
(régression linéaire simple sur des données N(O,1) indépendantes à l'exception de la
tendance). La principale difficulté de la méthode utilisée réside dans la modélisation des
saisons. En effet, on a vu que la présence d'un décalage entre les saisons réelles et les
saisons estimées peut amener le test de détection de tendance à présenter des propriétés
indésirables.
En présence de saisonnalités et d'autocorrélation, l'utilisation des variables avec retard
et muettes permet également d'obtenir un test de détection de tendance avec des propriétés
semblables au cas théorique. Cependant, la présence d'un décalage entre les saisons
réelles et les saisons estimées aura un effet encore plus important sur le test de détection de
tendance. En présence de saisonnalités et d'autocorrélation, il faut donc être certain de la
modélisation des saisons pour se fier au résultat du test de détection de tendance utilisant la
régression linéaire.
Les comparaisons des adaptations de la régression linéaire avec les tests non
paramétriques généralement utilisés dans le domaine de l'eau ont permis les conclusions
suivantes:
En présence de I0 de moyenne non nulle et d'autocorrélation, le test de
Spearman/Lettenmaier est fortement influencé par l'emplacement des I0 mais pas
par l'amplitude de ces dernières. Le test utilisant les estimateurs robustes est
beaucoup moins influencé par l'emplacement des valeurs aberrantes tout en étant
également peu influencé par l'amplitude des I0. Le test utilisant les estimateurs
robustes est donc préférable si on ne connaît pas l'emplacement des valeurs
aberrantes.
En présence de I0 de moyenne nulle et d'autocorrélation, le test de
Spearman/Lettenmaier est préférable car sa puissance est plus grande que celle
du test utilisant les estimateurs robustes et qu'il est peu influencé (pour la moyenne
des simulations) par l'emplacement des valeurs aberrantes.
En présence de AO de moyenne nulle et d'autocorrélation, l'utilisation de la
régression auto régressive robuste permet un test adéquat. Le test de
Spearman/Lettenmaier, utilisé dans le domaine de l'eau, présente des faiblesses
évidentes à cause de l'influence de l'emplacement des valeurs aberrantes et du
biais d'estimateurs non robustes pour le coefficient d'autorégression. Ce dernier
test ne devrait donc pas être utilisé à moins d'obtenir une bonne estimation du
coefficient d'autorégression et une bonne connaissance de l'emplacement des
valeurs aberrantes.
En présence de AO de moyenne non nulle et d'autocorrélation, aucun des tests
étudiés ne présente des propriétés désirables, il est donc très hasardeux
d'effectuer une détection de tendance dans cette situation. Il est évident que dans
cette situation on a besoin de recherches complémentaires pour effectuer une
détection de tendance adéquate.
En présence de saisonnalités seulement, le test de régression utilisant les
variables muettes présente des propriétés équivalentes à celles du test de Kendall
saisonnier. Le test de Kendall sur les moyennes saisonnières est moins puissant
que les deux autres dans cette situation. Les seuils des tests de régression
saisonnière et de Kendall saisonnier sont affectés par la présence de décalage
systématique entre les saisons estimées et réelles. Les puissances des tests de
régression et de Kendall saisonnier diminuent significativement avec l'introduction
de décalage systématique entre les saisons estimées et réelles. Le test de Kendall
sur les moyennes saisonnières n'est pas affecté par l'introduction de décalage
systématique entre les saisons estimées et réelles.
En présence de saisonnalités et d'autocorrélation, le test de régression
autorégressive saisonnière est plus puissant que le test de Hirsch et Slack (sur les
moyennes saisonnières). L'introduction d'un décalage systématique entre les
saisons estimées et réelles influence cependant très fortement le test utilisant la
régression alors que le test de Hirsch et Slack sur les moyennes saisonnières reste
stable devant un tel décalage.
De façon générale, les comparaisons entre les tests paramétriques et non
paramétriques montrent l'intérêt d'utiliser les deux approches dans des études de détection
de tendance. La connaissance des forces et des faiblesses des deux approches permet
alors des conclusions beaucoup plus éclairées. Les avantages de cette utilisation conjointe
des méthodes paramétriques et non paramétriques sont également illustrés dans les
applications sur des données réelles dans le dernier chapitre.
Dans ces applications, on a montré que:
Les concentrations de sulfates et le pH ont augmenté de façon significative entre
1981 et 1987, au centre du lac Laflamme et à son exutoire.
Le paramètre de minéralisation (Ca+Mg+Na) a diminué significativement, en
concentration et en charge dans les précipitations, entre 1981 et 1987.
Les charges de nitrates à l'exutoire du lac Laflamme ont diminué significativement
entre 1981 et 1987.
Les conclusions précédentes sont obtenues avec les tests paramétriques et non
paramétriques. Parmi les 18 séries traitées, on a cependant deux séries qui amènent une
conclusion différente selon qu'on utilise les tests paramétriques ou les tests non
paramétriques. En effet, pour les concentrations de nitrates au centre du lac Laflamme et à
son exutoire, les tests paramétriques ne détectent pas de tendance alors que les tests non
paramétriques concluent à une diminution significative entre 1981 et 1987.


identifier: Lachapelle, Carole  (1986). Utilisations abusives des méthodes de régression et de corrélation: exemples d'application en sciences de l'eau.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 301 p.

subject:
corrélation
corrélation fictive
homoscédasticité
hydrologie
régression linéaire
statistique

abstract:
La régression et la corrélation demeurent des outils statistiques
simples mais néanmoins valables dans la recherche d’une liaison quantitative
entre des variables.
La consultation de plusieurs articles scientifiques nous a convaincus
que les fondements théoriques de ces méthodes sont peu connus et qu’en
pratique ces deux outils d’analyse sont très souvent confondus. Il en
résulte fréquemment des interprétations abusives des phénomènes que l’on
cherche à comprendre.
Ce mémoire comprend essentiellement deux parties. La première est une
présentation synthétique de la théorie de la régression et de la corrélation
et une description des principaux outils d’investigation auxquels peut se
référer le chercheur. La seconde partie illustre, par des exemples
concrets, les utilisations inadéquates les plus fréquentes. On y suggère
aussi certains solutions méthodologiques simples permettant de vérifier si
les caractéristiques des échantillons répondent aux hypothèses qui constituent
les conditions nécessaires à une utilisation rigoureuse des méthodes
de régression et de corrélation.


identifier: Lachhab, Kanza  (1997). Évaluation de la toxicité et du potentiel de fertilité des eaux de ruissellement d'origine agricole en fonction des pratiques culturales.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 171 p.

subject: pesticides

subject: fertilisants

subject: azote

subject: phosphore

subject: milieu agricole

subject: pratiques culturales

subject: travail du sol

subject: organique

subject: minérale

subject: texture du sol

subject: bioessais

abstract:
Les modifications dans la qualité de l'environnement engendrées par l'usage abusif des
ressources contraignent l'homme à prendre conscience de la sensibilité des écosystèmes.
En particulier en milieu agricole, la surfertilisation, l'utilisation des herbicides, les pratiques
culturales et le type de travail de sol (charrue, chisel, semis direct, etc.) sont de nature à
influencer le niveau de contamination des eaux de ruissellement et de dégradation du sol.
Dans ce contexte, le projet en cours a pour objectif de quantifier en parcelles confinées,
cultivées en maïs-grain, l'impact des fertilisants (azote, phosphore) et des herbicides sur la
toxicité des eaux de ruissellement superficiel en milieu agricole. Il vise aussi l'évaluation
de l'impact des pratiques culturales et du mode de travail du sol, de la nature des
fertilisants et de la texture du sol sur l'environnement en milieu agricole.
L'étude expérimentale a été réalisée en parcelles situées sur quatre sols de textures
différentes. Des bioessais ont été effectués sur des échantillons d'eau de ruissellement
recueillis aux quatre sites, permettant de quantifier les agents stimulateurs ou inhibiteurs de
la croissance des algues (azote, phosphore et résidus des herbicides) contenus dans les
eaux de ruissellement.
Entre les différentes façons de travail du sol, le chisel (UTl=3.03)s'est avéré moins
dommageable que la charrue à versoirs (UTl=5.62) et le semis direct (UTl=34.52) au
niveau de la toxicité des eaux de ruissellement. En effet, le travail avec chisel a permis un
ameublissement du sol sans retournement complet de la couche arable, laissant une partie
des résidus en surface ce qui permettrait l'adsorption d'une partie des substances toxiques
tout en ne limitant pas l'infiltration de l'eau. L'absence de résidus organiques en surface
suite au labour avec charrue à versoirs favoriserait le maximum de ruissellement. Dans ces
essais, l'eau ruisselant des parcelles en semis direct, s'est avérée plus toxique que celle
ayant ruisselé suite au travail avec charrue à versoirs ou avec chisel.
Les résultats des échantillons en provenance des sites Sorel et Saint-Anicet montrent que
la toxicité au temps l, juste après l'application des engrais et des pesticides (UT 1), est plus
faible dans le cas de l'application de N en bande (UTI=25.03) que lorsqu’on applique N à
la volée (UTI=28.95). Il importe de rappeler que dans le deuxième cas, l'azote se retrouve
en position plus superficielte ou sol
La texture du sol a joué un rôle très important au niveau de la rétention des éléments
toxiques en effet au site Saint-Anicet où la texture du sol est riche en argile, la toxicité au
temps Tl (UTlmoyenne= 0.89), cependant au site de Sorel où la texture du sol est
sablonneuse la toxicité UT 1 est en moyenne de 26.99.
Cette étude a permis également de constater que le test d'algue est un bon instrument
d'étude dans le cas des eaux de ruissellement d'origine agricole. Par contre le test faisant
intervenir la bactérie Photobactérium phosphoreum s'est montré moins sensible. Le test
d'algue peut être utilisé conjointement avec les analyses chimiques. C'est un test qui est
très recommandé dans le cas où la nature des produits toxiques est inconnue ou quand
différentes composantes toxiques sont introduites dans le milieu à évaluer.


identifier: Lafleur, Julie  (1997). Comparaison de deux approches pour la modélisation des microhabitats.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 94 p.

subject:
habitat
hydrodynamique
microhabitat
modèle PHABSIM
modèle HABIOSIM
modélisation
simulation

abstract:
Le calcul de la quantité et de la qualité d'habitats piscicoles disponibles en fonction du débit permet
de gérer adéquatement les ouvrages hydrauliques. Le modèle le plus répandu pour simuler les habitats,
PHABSIM, utilise un simulateur hydrodynamique unidimensionnel afin de prédire les vitesses
et les profondeurs à des débits autres que ceux mesurés. Les efforts de terrain et de calibration du
modèle hydrodynamique sont toutefois considérables et la précision des résultats obtenus est souvent
remise en question. Les cours d'eau à méandres ou contenant des îles rendent difficiles et parfois
impossibles les simulations hydrodynamiques.
L'approche HABIOSIM développée à l'INRS-Eau est semblable à certains égards à celle développée
dans PHABSIM mais avec une façon différente de cartographier et d'interpoler les données et
elle utilise un modèle hydrodynamique bidimensionnel. Le simulateur hydrodynamique, qui est basé
sur la méthode des éléments finis, utilise les équations de Saint-Venant afin de décrire l'écoulement.
Tout type d'écoulement peut être simulé avec un minimum de données de terrain, du petit cours
d'eau aux grands fleuves.
L'objectif du mémoire était d'établir une comparaison réaliste de ces deux approches. Les éléments
de comparaison étaient les suivants: efforts de terrain requis, facilité d'utilisation des approches,
calibration des modèles hydrodynamiques et versatilité des modèles. La sensibilité du résultat final à
la densité et à la distribution des données ainsi qu'aux erreurs sur les vitesses produites par le modèle
hydrodynamique de PHABSIM a également fait l'objet de cette étude. La comparaison a été effectuée
sur un tronçon de la rivière Sainte-Marguerite (Saguenay) dans le cadre de la programmation
scientifique du Centre Inter-universitaire de Recherche sur le Saumon Atlantique (CIRSA). Notre
expérience avec PHABSIM rejoint la littérature, en ce qu'elle confrrme la difficulté d'utilisation du
modèle PHABSIM, occasionnée par la quantité de programmes qui sont inclus dans le logiciel et par
les nombreuses options à l'intérieur de ces programmes. Les efforts de terrain requis pour la modélisation
hydrodynamique 2-D sont en effet moindres et la versatilité d'utilisation d'HABIOSIM est
plus grande.
Toutefois, une comparaison des valeurs d'Aires Pondérées Utiles (APU) obtenues par les deux méthodes
démontre que ce résultat n'est pas très sensible à la densité des points de mesure pris en
compte et à leur interpolation sur le domaine. On a obtenu des écarts entre les valeurs d'APU allant
de 9% à 23%, mais ces écarts n'influenceraient pas la gestion hydrodynamique de façon significative.
Ce résultat n'est pas une surprise puisque l'APU est l'intégration des indices calculés aux
points de mesure et une sous-estimation ou une surestimation de l'habitat dans un secteur peut facilement
être compensée ailleurs sur le tronçon. Pour cette même raison et parce que les courbes de
préférence utilisées (en provenance de la rivière Moisie) ne sont pas très sélectives, la valeur d'APU
totale n'est pas trop influencée par les valeurs de vitesse et de profondeur fournies par le modèle
hydrodynamique de PHABSIM. Un modèle de préférence plus sélectif aurait pu conduire à des conclusions
différentes.