identifier: Bertrand, Robert  (1982). Géochimie des sédiments et chimie des eaux lacustres de la région du moyen-estuaire du Saguenay, Québec.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 185 p.

subject:
géochimie
sédiment
chimie
eaux lacustres
fer
oxyde-fer
oxyde-manganèse
estuaire du Saguenay

abstract:
Au cours de l’été 1976, le ministère des Richesses naturelles du
Québec entreprenait un projet d'exploration géochimique d'un territoire
situé de part et d'autre du moyen-estuaire de la rivière Saguenay. Ce projet
a permis d'acquérir une quantité impressionnante de données concernant
chacun des 186 lacs étudiés: 18 paramètres physico-chimiques incluant le pH
dans  l’eau, 19 paramètres géochimiques dans les sédiments et quatre paramètres
physiques.
A l’aide des cartes géologique, écologique et de distribution spatiale
des divers paramètres, il nous a été impossible de mettre en évidence
le rôle que peut jouer l'environnement physique externe sur la qualité des
eaux et des sédiments de fond des lacs. En effet, une géologie peu diversifiée,
de même qu’une couverture de dépôts meubles hétérogènes et souvent
épaisse, font qu'i1 nous a été impossible d' étab1ir des relations entre les
diverses unités géologiques de la roche en place et la distribution spatiale
des divers paramètres étudiés.
L'étude statistique en composantes principales nous a permis de
mettre en évidence des associations intéressantes entre l’altitude, la dimension
des lacs et de leur bassin versant; les concentrations de Ca, de Mg,
de K et de Na dans les eaux lacustres; ainsi que l'a1titude et le pH des
lacs étudiés. En dernier lieu, la présente étude semble démontrer que les
processus les plus importants qui régissent les intéractions entre les eaux
et les sédiments sont d'une part la coprécipitation avec les oxydes de fer
et de manganèse et d'autre part l'hydro-dynamique des eaux lacustres puisque
la majorité des paramètres géochimiques sont corrélés avec la profondeur
d'échantillonnage.


identifier: Bertrand, Karine  (2012). Suivi temporel des effets d'un déversement de mazout sur la communauté benthique de la zone portuaire de Parry Sound.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 110 p.

type:
Thèse
Non évalué par les pairs

subject:
déversement
mazout
communauté benthique
chironomus
contamination
sédiments
Diptera
Chironomidae
Parry Sound

abstract:
Cette étude avait pour but d'évaluer les impacts chroniques causés par un déversement
de mazout, survenu en 1950, sur la communauté benthique de la zone portuaire de
Parry Sound en Ontario. Pour ce faire, les communautés benthiques échantillonnées au
site contaminé et au site de référence, en 1973 et 2009, ont été comparées ainsi que les
déformations au niveau des pièces buccales des larves de l'insecte Chironomus cucini
(Diptera; Chironomidae) provenant de ces deux époques. Ces comparaisons ont révélé
qu'il n'y avait pas de différence dans l'abondance des communautés de 1973 et 2009,
sauf pour la famille des Tubificidae, et que les déformations chez les Chironomus cucini
ont diminué depuis 1973, retrouvant ainsi un pourcentage d'individus déformés
équivalent au site de référence. De plus, la composition de la famille des Chironomidae
a été suivie dans le temps à l'aide de capsules céphaliques anciennes prélevées d'une
carotte de sédiment, montrant que l'abondance des Tanytarsini et des Chironomini
étaient moins élevées dans les strates contaminées par les huiles, mais que celle des
Chironomus était plus élevée suite au déversement. Afin d'identifier la cause des
changements temporels, nous avons mesuré la concentration des métaux dans les
larves de C. cucini et les sédiments de la zone portuaire et d'un site de référence, ainsi
que la concentration des huiles et graisses dans une carotte de sédiments de la zone du
déversement. L'analyse des métaux nous a permis de constater que la concentration de
cadmium chez les larves de la station 1 était significativement plus élevée qu'à la station
de référence alors que la mesure de concentration des huiles et graisses nous a indiqué
que les sédiments de 3,5 à 5,5 cm de profondeur présentaient de fortes concentrations
d'huiles et graisses. Malgré le fait que l'huile est toujours présente dans les sédiments,
nos données suggèrent que la communauté benthique de la zone portuaire de Parry
Sound démontre des paramètres de population similaires aux populations références, probablement dû aux sédiments contaminés maintenant enfouis en dehors de la zone
habitée par la plupart des invertébrés benthiques qui y habitent.


identifier: Bérubé, Brigitte  (1983). Contribution à l'étude de l'adsorption et du transport du zinc chez l'algue Chlamydomonas variabilis.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 93 p.

subject:
adsorption
transport
zinc
algue
chlamydomonas variabilis
extraction
magnésium
métal
métaux traces
sulfhydrile
fer
phosphore
phytoplancton

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

Dans le but d'en arriver à une meilleure compréhension des mécanismes d'adsorption et de transport des métaux à travers la membrane cellulaire du phytoplancton, nous avons étudié ces deux modes de fixation du zinc avec la chlorophycée Chlamydononas variabilis placée dans différentes conditions expérimentales. Ainsi, l'influence sur ces deux modes de la concentration de zinc dissous, de la température et de la compétition entre le zinc et le magnésum, de même que le rôle des groupements sulfhydriles, du fer et du phosphore ont été examinés avec des algues provenant de cultures "batch". Dans chaque expérience, les concentrations de zinc adsorbé ([Zn]a) et de zinc intracellulaire ([ Zn]c) ont été déterminées après une incubation de dix minutes. L'adsorption est fonction de la concentration de zinc ionique libre demeurant dans la solution et est décrite par un isotherme de Langmuir. C’est une réaction endothermique où semblent prédominer des processus d'échange ionique. Le magnésium compétitionne avec le zinc pour les sites d’adsorption; le fer présent normalement dans le milieu de culture et le phosphore ne semblent pas jouer de rôle majeur dans l'adsorption. Le transport du zinc à travers la membrane peut s'effectuer selon deux mécanismes dont l'un est prépondérant aux faibles valeurs de zinc libre et l'autre aux fortes valeurs. Le second montre un flux qui est une fonction linéaire de la concentration de zinc libre et suggère que le zinc est transporté dans la cellule par diffusion. Cependant, les valeurs de l'énergie d'activation obtenues en mesurant le flux à différentes températures suggèrent qu'un mécanisme de transport actif pourrait aussi être impliqué. Le magnésium diminue la quantité de zinc transporté alors que le fer présent dans le milieu de culture ne l'affecte pas. Le phosphore semble offrir des sites de fixation du zinc à l'intérieur de la cellule.


identifier: Bezawada, Jyothi  (2010). Production améliorée, récupération et application d'une protéase alcaline produite en utilisant les boues d'épuration comme substrat.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 271 p.

subject:
protéase alcaline
boues d'épuration
bactérie
Bacillus licheniformis
soja synthétique
carbone
azote
production
récupération
application

abstract:
La demande pour les protéases alcalines a augmenté de par leur utilisation dans les domaines des
détergents, de l’industrie alimentaire et pharmaceutique. Les espèces de Bacillus sp. sont
considérées comme de prolifiques producteurs de protéases alcalines, largement employées dans
l’industrie des détergents. L’emploi d’enzyme dans les détergents devrait s’accroitre, puisque les
enzymes permettent d’augmenter le pouvoir détachant des détergents sur une large gamme de
température.
Au Canada, de sérieux problèmes se posent quand à la disposition des grands volumes de boues
d’épuration produits annuellement. Les méthodes conventionnelles de disposition des boues
(incinération, épandage et enfouissement) entraînent la prolifération de pathogènes et la
production de polluants secondaires tels que les métaux lourds et les composés organiques
toxiques. Ainsi, une solution alternative et souhaitable consiste à réutiliser les boues. Les
biotechnologies peuvent constituer un outil intéressant pour donner une valeur ajoutée aux
procédés impliqués dans le traitement et la réutilisation des eaux usées et des boues d’épuration.
Il est permis de penser que la complexité des boues d’épuration pourra stimuler et augmenter la
production de protéases aux propriétés intéressantes. La réutilisation des boues à des fins de
production de protéases pourra contribuer à en diminuer la quantité à gérer, et les protéases
produites pourront remplacer les produits chimiques employés dans de nombreuses industries.
Les protéases sont parmi les enzymes les plus employées en industrie, leur vente comptant pour
60% de toutes les ventes d’enzymes au niveau mondial. De celles-ci, les protéases alcalines sont
employées principalement comme additifs dans les formulations de détergents. Les protéases
d’origine bactérienne sont les plus employées, en comparaison avec les protéases fongiques
d’origine végétale. Idéalement, les protéases utilisées dans les formulations de détergents
devraient êtres hautement actives sur une large gamme de pH et de température. Il y a donc un
grand intérêt au niveau industriel pour les protéases. La production de protéase par des souches
de Bacillus d’intérêt a donc été étudiée de façon intensive, sur différents substrats de production,
comme par exemple sur des milieux synthétiques contenant des farines de soya, des liqueurs de
mais et des caséines. Le substrat de production peut représenter 40% des coûts totaux de
production des enzymes. Ainsi, la production de protéases à partir de boues d’épuration
municipales pourrait permettre de diminuer de façon importante les coûts de production.
Cependant, l’emploi de boues d’épuration pour la production de protéases n’a pas été étudié de
façon approfondie. Donc, l’objectif principal de ces travaux est d’étudier la production, la
récupération et l’utilisation de protéases alcalines produites par B. licheniformis en utilisant les
boues d’épuration comme substrat de production.
74 souches bactériennes ont été isolées de 10 échantillons de sols riches en protéines, comme les
sols entourant les abattoirs, les sols riches en matières organiques en décomposition et des
échantillons d’eaux boueuses. Tous les échantillons ont été recueillis dans les environs de la ville
de Québec. Sur la base de la morphologie, de la grosseur des colonies et des caractéristiques
microscopiques, les isolats ont été caractérisés en 33 types. Parmi ceux-ci, 5 isolats ont démontré
une bonne activité protéolytique (>5), 8 isolats une activité protéolytique modérée (entre 3 et 5),
12 isolats une faible activité (entre 2 et 3) et 8 isolats une très faible activité (inférieure à 2). Les
cinq souches les plus prometteuses selon le précédent classement ont été identifiées comme étant
des souches de Bacillus, selon leurs caractéristiques morphologiques et biochimiques. La
production de protéases extracellulaires par différentes souches de B. licheniformis
(ATCC 21415, ATCC 21417 et ATCC 21424) et par les 5 souches précédemment isolées à été
évaluée en employant les boues d’épuration et un milieu synthétique comme milieu de culture.
Ces essais ont été réalisés afin de comparer les capacités de production de protéases des
différentes souches testées, et afin de comparer la capacité des milieux de culture à soutenir la
production des enzymes. Toutes les souches sélectionnées ont démontré des niveaux d’activités
presque similaires dans les deux types de milieu de culture. Les résultats de la sélection des
souches ont démontré que la souche B. licheniformis ATCC 21424 a un potentiel élevé pour la
production de protéases dans le milieu constitué de boues d’épuration. Ainsi, B. licheniformis
ATCC 21424 a été choisi pour les études subséquentes. Ces observations ont de plus confirmé
que les boues d’épuration peuvent êtres utilisées comme milieu de culture (source de nutriments)
pour produire des protéases à des fins industrielles.
Des boues d’épuration ont été utilisées comme milieu de culture en y ajoutant du carbone et de
l’azote sous différentes formes afin d’évaluer leur potentiel de production de protéases par
B. licheniformis ATCC 21424. De toutes les sources de carbone et d’azote testés, l’ajout de
lactose (1,5% p/v) comme supplément de carbone et de farine de soya (1,5% p/v) comme
supplément d’azote ont permis d’obtenir la production de protéases la plus élevée, en erlenmeyer
tout comme en fermenteur. Finalement, la récupération des enzymes a été effectuée par
technique d’ultrafiltration et le produit récupéré a été évalué selon sa capacité à détacher des
tissus souillés de sang. L’optimisation des paramètres d’ultrafiltration (pression
transmembranaire (TMP) et du flux d’alimentation) a été effectué avec une membrane de
10 kDa. Une TMP de 90 kPa et un flux d’alimentation de 714 L/h/m² sont les paramètres ayant
permis d’obtenir le plus haut pourcentage de récupération (83%) des enzymes du surnageant des
bouillons fermentés. Les protéases produites par B. licheniformis ATCC 21424 sont stables sur
une large gamme de pH et de température, plus actives en présence d’ions Ca²⁺ et de Mn²⁺ et
démontrent une excellente compatibilité avec les différentes préparations commerciales de
détergent testées. Les protéases ont donc été utilisées comme additifs aux détergents, afin
d’évaluer leur capacité à augmenter leur pouvoir détachant. L’ajout d’enzymes dans le détergent
(Sunlight®) permet d’augmenter significativement le pouvoir du détergent à détacher les tâches
de sang.

Abstract

The demand for alkaline proteases has been grown because of their wide spread use in detergent,
leather, food, photography and in the pharmaceutical industries. Bacillus species are reported to
be prolific producers of alkaline proteases which constitute a major source of enzymes used in
detergents. The use of enzyme in detergents is expected to increase since the addition of enzymes
compensative for to low efficiency of detergent washing at wide range of temperature.
Canada poses serious disposal problems of large volume sludge produced annually. The
traditional methods of sludge disposal such as incineration, land application and land filling
produce secondary pollutants like pathogens, heavy metals, toxic and organic compounds.
Therefore, the alternate or suitable solution is reuse of sludge in an eco-friendly approach.
Biotechnology is an interesting tool to add value to the processes involved in wastewater and
wastewater sludge disposal/reuse. It is expected that the complexity of sludge could
stimulate/enhance the protease production and their characteristics. The reuse of wastewater
sludge will help to reduce their quantity as well as the value-added products produced will
replace chemical products used in industries.
Proteases are one of the most important industrial enzymes accounting for nearly 60% of the
total worldwide enzyme sales. Of these, alkaline proteases are employed primarily as cleansing
additives. Among the various proteases, bacterial proteases are the most significant, compared to
animal and fungal proteases. Ideally, proteases used in a detergent formulation should have a
high level of activity over a broad range of pH and temperatures. Still there is always need for
proteases with desirable properties as they have got demand in the industrial application.
Alkaline proteases from high yielding Bacillus strains have been studied extensively using
different substrates such as synthetic medium containing casein, complex medium containing soy
flour, corn steep liquor and sodium caseinate. The raw material cost for fermentation products is
about 40% of the overall production cost. Hence, production of protease from domestic
wastewater sludge could drastically reduce the cost of enzyme production. However, protease
production using wastewater sludge as raw material has not been explored fully. Therefore, the
principal objective of this research is Enhanced production, recovery, and application of alkaline
protease produced by B. licheniformis strains using wastewater sludge as raw material.
Seventy four bacteria were isolated from ten protein rich soil, such as soil near slaughter house,
soil rich in decaying organic matter and muddy water samples collected from Quebec City. On
the basis of colony size, morphology and microscopic characteristics, the isolates were
categorized into 33 types. Among these, 5 isolates showed good proteolytic activity (>5),
8 isolates showed moderate activity (between > 3 and < 5), 12 isolates showed poor activity
(between >2 and < 3) and 8 isolates exhibited very poor activity (below 2). The five promising
isolates were identified as Bacillus strains using morphological and biochemical characteristics.
The production of extracellular protease by different Bacillus licheniformis strains (ATCC
21415, ATCC 21417 and ATCC 21424) and promising 5 isolates from screening programme
was tested in wastewater sludge as a raw material as well as in synthetic medium. This was done
to compare the capacity of protease production by different strains and to compare the capacity
of the medium to provide nutrients for enzyme synthesis. All the selected strains showed almost
similar activities in both media. Result from microbial selection indicated that B. licheniformis
ATCC 21424 has high potential for protease production in terms of quantity in sludge medium.
Hence B. licheniformis ATCC21424 has chosen for further study. The observation from this
study confirmed that wastewater sludge could be used as a raw material (nutrient source) for
these microbes to produce protease for industrial purpose.
Wastewater sludge supplemented with different carbon and nitrogen sources were tested for
enhanced production of protease from B. licheniformis ATCC 21424. Lactose 1.5% (w/v) as
carbon source and 1.5% (w/v) soybean meal as nitrogen source has given highest protease
production in both shake flask and fermentor among all carbon and nitrogen sources tested.
Finally, recovery of enzyme was carried out by using ultrafiltration techniques and application
study was carried out for blood stain removal. Optimization of ultrafiltration parameters
(transmembrane pressure [TMP] and feed flux) were carried out with 10 kDa membrane. TMP of
90 kPa and feed flux of 714 L/h/m² gave highest recovery (83%) of the enzyme from the
centrifuged supernatant. As the protease produced by B. licheniformis ATCC 21424, was stable
over a wide range of pH and temperature, enhanced by metal ions Ca²⁺ and Mn²⁺ and also
showed excellent compatibility with various commercial detergents tested, it was used as an
additive in detergent, to check the contribution of the enzyme in improving the washing
performance of the detergent. The supplementation of the enzyme preparation in detergent
(Sunlight) could significantly improve the cleansing performance of the detergent towards the
blood stains.


identifier: Bernard, Claude  (1980). Revalorisation par l'alimentation animale de la biomasse issue du traitement des eaux usées de l'industrie agro-alimentaire.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 109 p.

subject:
alimentation
animale
eaux usées
industrie agro-alimentaire
analyse
biologie
biomasse
boue
protéine
recyclage
rejet
revalorisation
traitement
usine

abstract:
En raison de l'ampleur des productions animales, l'agriculture
québécoise doit compter sur d'importants approvisionnements en protéines,
dont une grande partie lui provient des marchés extérieurs.
Par ailleurs, en raison même de la structure du secteur primaire,
l'industrie agro-alimentaire de transformation des produits animaux a connu
un important développement. Cependant, le traitement des effluents de ces
industries, en plus d'être onéreux, pose un problème de gestion des boues.
Dans le cadre de ce mémoire, nous avons donc cherché à vérifier si
la revalorisation dans l'alimentation animale des boues d'origine agro-
alimentaire ne pourrait constituer une solution valable à ces problèmes qui
se posent aux deux niveaux de l'activité agricole.
Une revue de la littérature nous a permis d'évaluer la valeur
alimentaire des microorganismes purs, puis de boues de diverses origines.
Une analyse des boues provenant du traitement des effluents de la
fromagerie d'Amqui nous a amené à constater que l a teneur en protéines de
ces boues et la composition des protéines en acides aminés se comparent à ce
que divers auteurs rapportent.
Il est apparu enfin que le recyclage des boues par cette filière
pourrait être avantageusement pratiqué, tant du point de vue de l'industrie
agro-alimentaire, en réduisant les frais d'opération et en réglant le problème
de la disposition des boues, que de celui de l'agriculture du Québec,
en réduisant significativement sa dépendance des marchés extérieurs de protéines.


identifier: Bilodeau, Andrée  (1997). Impacts des erreurs de prédiction de la pluie sur le contrôle en temps réel des réseaux d'égouts unitaires.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 133 p.

subject:
égouts unitaires
surcharge
réseau
pluie
analyse statistique
prévision
précipitation
politique de gestion

abstract:
Le contrôle prédictif intégré a pour principal objectif une meilleure utilisation des ouvrages de
contrôle existants en vue de limiter les déversements de polluants au milieu naturel. Toutefois, le
succès d'une telle approche repose pour beaucoup sur la précision de l'outil de prévision des
intensités de précipitations qui constitue  le moteur d'un système de contrôle prédictif intégré.
Cette recherche a pour objectif l'évaluation des impacts des erreurs de prévision de la pluie sur
la performance d'une gestion prédictive intégrée d'un réseau d'égouts unitaires. Les essais réalisés
dans ce mémoire ont été effectués sur une partie du réseau de la Communauté Urbaine de Québec
(C.U.Q), à l'aide d'un logiciel de simulation de contrôle en temps réel des débordements des
réseaux d'égouts, développé à l'INRS-Eau. Dans un premier temps, nous avons analysé les
impacts de divers niveaux d'incertitudes sur la probabilité de créer des surcharges dans un réseau
unitaire de même que sur le volume déversé optimal. En outre, les effets de la répartition spatiale
des erreurs de prévision sur les surcharges et le volume déversé optimal ont aussi été étudiés.
Dans un deuxième temps, nous avons modifié la politique de gestion du réseau pour ainsi réduire
les probabilités de surcharges et éviter de possibles refoulements.
En premier lieu, cette étude démontre les risques importants d'engendrer des surcharges dans un
réseau d'égouts unitaires contrôlé à partir de prévisions entachées d'incertitudes. Les résultats
relatifs à l'étude de la répartition spatiale des erreurs de prévision montrent que les probabilités
de surcharges sont similaires que l'erreur entre les bassins de drainage soit corrélée ou non. Par
ailleurs, nous avons noté que cette répartition spatiale a une influence sur les causes des
surcharges. Notamment, lorsque les erreurs entre les bassins de drainage d'un réseau sont non-corrélées,
les risques de causer une surcharge suite à une sous-estimation du volume de la pluie
sont semblables à ceux que comporte une surestimation du volume de la pluie. En effet, la
probabilité de causer une surcharge dépend alors essentiellement de la répartition spatiale des
erreurs entre les différents bassins du réseau. Par contre, si les erreurs sont corrélées, une sous-estimation
de la pluie provoque quasi-systématiquement une surcharge alors que dans le cas
contraire, aucune surcharge n'est observée. Pour ce qui est de l'étude portant sur les impacts des
incertitudes de prévision sur le volume déversé optimal, nous avons constaté qu'une erreur de
prévision des précipitations sur un bassin de drainage contrôlé, engendre une erreur plus
importante sur le volume déversé au régulateur. Par conséquent, nous avons noté qu'une variation
considérable du volume total déversé, par rapport au volume déversé optimal, pourrait être
observée au cours d'une pluie dans les cas où les erreurs entre les bassins seraient corrélées. Si
au contraire les erreurs observées sont non-corrélées, la distribution spatiale des erreurs a pour
effet de réduire cette variation, car une sous-estimation de la pluie sur un bassin peut alors être
compensée par une surestimation sur un autre bassin.
Étant donné les risques qu'entraînent les erreurs de prévision météo sur la probabilité d'engendrer
des surcharges et des refoulements dans un réseau unitaire, nous avons jugé important de prendre
en compte ces erreurs de manière à réduire ces risques. Pour ce faire, nous avons modifié la
politique de gestion du réseau, et estimé les impacts sur les surcharges et le volume déversé
optimal. Les résultats obtenus nous ont permis de conclure qu'il existe un moyen simple d'assurer
l'efficacité d'une gestion prédictive intégrée.


identifier: Bingbouré, Jean-Mathieu  (1997). Prétraitement acide pour l'amélioration de la stabilisation des boues digérées par voie aérobie.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 188 p.

subject:
milieu acide
boue
digestion aérobie
hydrolyse

abstract:
Les stations de traitement des eaux usées domestiques produisent des boues provenant de
procédés de séparation solide-liquide et/ou biologique. La quantité et le volume des boues
générées augmentent en raison de la mise en service de nouvelles stations imposée par
l'urbanisation. Ces boues subissent des traitements visant d'une part, la réduction de la
fraction organique ou de la teneur en matières volatiles avant l'évacuation finale et, d'autre
part, la stabilisation microbiologique des boues. À l'heure actuelle, la digestion aérobie des
boues est le procédé de traitement le plus couramment utilisé.
Le but de la présente étude visait à améliorer le procédé de digestion aérobie
conventionnelle par un traitement physico-chimique situé en amont de cette méthode de
stabilisation des boues. La technique étudiée consistait en une acidification des boues avec
de l'acide sulfurique, suivie d'une neutralisation par l'hydroxyde de sodium, cette méthode
étant couplée ou non, à un traitement thermique. Ce type de prétraitement des boues avait
pour objectif d'hydrolyser et de mettre en solution une partie de la matière organique des
boues, afin de la rendre plus facilement disponible pour la biomasse responsable de la
digestion aérobie et ainsi, de hausser la cinétique de biodégradation des boues d'épuration
Les résultats obtenus montrent que l'acidification des boues à pH 2.0 ne permet pas de
hausser significativement la concentration de matière organique en solution (carbone
organique dissout) et ainsi, ne contribue pas à hausser la quantité de matières organiques
facilement assimilables par la biomasse active lors de la digestion aérobie des boues. Une
acidification plus importante des boues permet certes de solubiliser davantages de matière
organique, mais cette approche n'est pas justifiable du point de vue économique compte-
tenu des apports requis de produits chimiques.
L'application d'un traitement thermique (autoclave à 121°C) sur des boues ayant été
préalablement acidifiées, permet d'augmenter de manière notable la concentration de
matière organique dissoute. Les boues ainsi traitées ont été digérées par voie aérobie et les
résultats ont montré que cette technique d'hydrolyse améliore légèrement la cinétique de
biodégradation des boues.
L'utilisation à l'échelle réelle de ce prétraitement physico-chimique demeure toutefois peu
envisageable considérant les coûts inhérents au chauffage des boues.
La mise au point d'un tel pré-traitement hydrolytique et son intégration dans les chaînes
actuelles de traitement des boues d'épuration, nécessiterait une optimisation des paramètres
opératoires, tels que le pH, la température de cuisson, le catalyseur chimique utilisé, la
concentration et la nature des solides. De plus, la réalisation d'une étude technico-
économique
serait utile afin d'examiner l'intérêt d'employer un tel procédé, compte-tenu
des coûts supplémentaires inhérents à une telle pratique.


identifier: Bisone, Sara  (2012). Décontamination de sols contaminés par du cuivre du zinc et des HAP provenant de déchets métallurgiques.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de la terre, 254 p.

subject:
décontamination
sol
cuivre
zinc
HAP
métaux
physique
chimique
déchets métallurgiques
pollution
scorie
granulométrie
lixiviation

abstract:
L'industrie a contribué de façon très significative à la pollution des sols. Les activités
métallurgiques en particulier sont cause de contamination en métaux. Ce type de
contamination est souvent associé à une pollution organique (hydrocarbures aromatiques
polycycliques - HAP). Il est estimé que 11% des sols contaminés au Québec sont affectés d'une
contamination mixte (métaux et organiques). Malgré le grand nombre de cas de contamination
mixte les études pour l'extraction simultanée des deux classes de contaminants sont assez rares
par rapport aux traitements individuels, soit des métaux soit des composés organiques.
l'objectif de l'étude est la mise au point d'un procédé simple et efficace qui puisse
décontaminer de façon simultanée des métaux et des HAP.
les sols, objets principaux de l'étude, ont été échantillonnés à Montréal sur le Site du Canal
Lachine. Ces sols présentent une forte concentration en Cu et en Zn provenant de scories
métallurgiques et une faible pollution en HAP. Afin de pouvoir vérifier les rendements
d'extraction des HAP, un cinquième sol fortement contaminé en HAP a été utilisé. La
provenance de ce dernier est confidentielle, par conséquent, aucune information ne sera
donnée.
Le procédé présenté se base principalement sur l'utilisation de techniques physiques, tels que
le concassage, les séparations gravi métriques et l'attrition. L'extraction des HAP a été effectuée
par l'ajout de surfactant lors des attritions. les fractions granulométriques plus fines ont été
traitées par lixiviation avec l'acide sulfurique.
Les différentes techniques d'extraction ont été testées sur les fractions granulométriques
opportunes pour établir les meilleures conditions opératoires. Une caractérisation physicochimique
du sol a supporté le choix des techniques.
En ce qui concerne la lixiviation, les conditions optimales (température, pourcentage de solide,
pH et temps de réaction) ont d'abord été définies, puis un procédé en cinq étapes successives
de lixiviation, suivies de trois étapes de rinçage à l'eau a été étudié. Ce procédé de
décontamination par voie chimique a permis d'obtenir des rendements d'extraction de 88%
pour le Cu et 86% pour le Zn sur la fraction < 0,125 mm.
Afin de minimiser l'utilisation d'eau et de réactif, un procédé en contre-courant pour la
récupération des eaux a été mis en place. Les rendements d'extraction mesurés par ce procédé
de contre-courant sont comparables à ceux obtenus par le procédé de lixiviation simple. En
revanche, le procédé en contre-courant permet d'utiliser la moitié d'acide et huit fois moins
d'eau.
la filière de traitement prévoit une séparation en plusieurs fractions granulométriques. Le sol
de granulométrie supérieure à 25 mm ne nécessite pas de traitement car les concentrations en
polluants sont inférieures aux limites du règlement québécois. La fraction entre 10 et 25 mm
est traitée par attrition. Le sol entre 1 et 10 mm est concassé pour le réduire à un diamètre
inférieur à 1 mm et attrité. Suite à l'attrition, il est séparé en deux sous-fractions: < 0,125 mm
et 0,125-1 mm. La première est traitée par lixiviation chimique et la deuxième avec une table à
secousses. Une attrition suivie par une séparation sur la table de Wilfley est appliquée aussi à la
fraction entre 0,125 et 1 mm. Enfin, la fraction < 0,125 mm est traitée par lixiviation acide.
Le procédé global a été appliqué sur trois mélanges de sols avec différents niveaux de
contamination métallique et sur un quatrième mélange caractérisé par une contamination
mixte. Pour ce dernier, toutes les attritions ont été effectuées en ajoutant un surfactant pour
permettre l'extraction des HAP. Les pourcentages d'extraction totale varient de 49% à 73% pour
le Cu et de 43% à 63% pour le Zn. En ce qui concerne les HAP, un taux moyen d'extraction
d'environ 92% a été observé.
Ce type de contamination métallique est difficile à traiter à cause de la présence de métaux
dans les scories métallurgiques. Une séparation complète des scories du sol serait souhaitable.
En ce qui concerne la pollution organique (HAP), la table de Wilfley contribue pour beaucoup à
l'extraction des HAP.
Finalement, une étude technico-économique a été réalisée sur le procédé d'enlèvement des
métaux et sur le procédé simultané d'enlèvement des métaux et des HAP. Cette étude révèle
que l'adaptation du procédé pour le traitement d'une contamination mixte n'entraîne pas de
hausse significative des coûts de traitement et est réalisable sur le plan technique.


identifier: Blais, Chantale  (1996). Caractérisation des propriétés hydrauliques au CTED de la ville de Montréal.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de la terre, 278 p.

subject: propriété hydraulique

subject: hydrologie

subject: lixiviat

subject: Centre de Tri et d'Élimination des Déchets

subject: CTED

subject: site d'enfouissement sanitaire

subject: Montréal

abstract:
Le site d'enfouissement sanitaire de la ville de Montréal est un des plus vaste lieu
d'enfouissement sanitaire en Amérique du Nord. Des 240 ha que comprend le site, plus de
80 ha servent à l'enfouissement des déchets municipaux et industriels de la ville et des
municipalités avoisinantes. Ce site est situé au nord-ouest de l'île de Montréal dans la
paroisse de Sault-aux-Récolets dans l'emplacement de l'ancienne carrière Miron. Le centre
de tri et d'élimination des déchets (CTED) de la ville de Montréal reçoit des déchets
depuis 1968. En certains endroits, l'épaisseur des déchets atteint jusqu'à 70m. L'ancienne
carrière a été creusée dans une formation de roc fracturé, ce qui en fait un site à risque face
à la contamination des eaux souterraines de la région. Afin de minimiser les risques de
contamination des eaux souterraines, l'eau souillée, de par son passage à travers les
déchets, est captée par une station de pompage à l'aide d'un puits aménagé dans les
déchets et situé dans la section ouest du site. Dans l'ensemble, l'écoulement dans les
déchets en surface se dirige vers la station de pompage. Il existe tout de même la
possibilité qu'une certaine quantité d'eau se dirige vers l'extérieur du CTED par la paroi
adjacente à la carrière Francon puisque des gradients hydrauliques vers l'extérieur du site
ont été enregistrés par le système de surveillance.
Dans le but de concevoir des améliorations au système de contrôle du lixiviat prévenant
complètement toute migration à l'extérieur du site, il est primordial de connaître les
caractéristiques hydrauliques des matériaux et de comprendre les mécanismes de
l'écoulement à travers les milieux complexes que sont les déchets et le roc fracturé. Notre
étude porte sur l'analyse et l'interprétation détaillées des essais de pompage, de
perméabilité et d'injection qui ont été réalisés dans le roc ou les déchets à différentes
périodes de l'exploitation du site d'enfouissement. Ces travaux vont permettre de mieux
connaitre les caractéristiques hydrauliques des matériaux et de mieux caractériser
l'écoulement du lixiviat au CTED. L'analyse des données à l'aide du logiciel AQTESOLV
2.01 a permis de déterminer la conductivité hydraulique à partir d'essais de pompage et
d'essais Lefranc. Les résultats obtenus ont permis de connaître l'intervalle de variation de
la conductivité hydraulique dans ces deux milieux. Ces données ont servi à l'élaboration
d'un modèle mathématique (Lepage, 1996) et serviront à l'optimisation de nouvelles
mesures de contrôle du lixiviat (Hamel, 1996). Le design d'essais de pompage et
d'injection est proposé ainsi que des recommandations pour la réalisation d'essais futurs
dans les déchets et le roc fracturé.


identifier: Blais, Jean-François ORCID: https://orcid.org/0000-0003-3087-4318 <https://orcid.org/0000-0003-3087-4318>  (1992). Biolixiviation des métaux lourds des boues d'épuration municipales: I. Aspects microbiologiques.  Thèse.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 272 p.

subject:
biolixiviation
métaux lourds
boues d'épuration municipales
microbiologie
oxydation de soufre
ion ferreux
microflore
lixiviation
thiobacille

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

La présence de teneurs élevées en métaux lourds dans les boues d'épuration est un
facteur important limitant l'épandage agricole de cette biomasse. Au cours des dernières
années, quelques techniques microbiologiques d'extraction des métaux lourds ont été
examinées. Cette recherche a été destinée à établir les bases microbiologiques utiles au
développement d'un procédé de biolixiviation des métaux toxiques associés aux boues
municipales.
L'acclimatation de la microflore indigène au soufre et à l'ion ferreux, réalisées sur
23 échantillons de boue d'épuration provenant de 11 stations d'épuration du Québec, de
l'Ontario, du Delaware et du Maryland a démontré que des populations microbiennes oxydant
ces deux substrats sont présentes et actives dans toutes les boues d'épuration. Les essais de
lixiviation des métaux effectués avec ces boues et les deux substrats ont donné des rendements
adéquats quant à la décontamination des boues. De plus, les microflores acclimatées
présentèrent un potentiel élevé de solubilisation des métaux dans les différents types de boues
produites lors du traitement des eaux usées municipales (primaires, secondaires, digérées
aérobies, digérées anaérobies, fossés d'oxydation). Il est donc possible d'extraire les métaux
lourds des boues d'épuration simplement à partir de la flore microbienne présente dans ces
environnements, sans avoir recours à des souches spécialisées.
Des dosages chimiques par cyanolyse ont attesté que l'oxydation du soufre élémentaire
dans les boues se fait sans accumulation dans le milieu d'intermédiaires soufrés (thiosulfate,
tétrathionate, trithionate). De plus, l'isolement des souches lixiviantes et les observations en
microscopie électronique à balayage ont révélé que la production d'acide est effectuée par une
flore bactérienne composée presque exclusivement de thiobacilles. En fait, la biolixiviation avec
le soufre s'opère par la croissance successive de thiobacilles acidifiants (peu-acidophiles et
acidophiles). Dans un premier temps, les thiobacilles peu-acidophiles présents initialement
dans les boues prélevées se multiplient en entraînant une acidification des boues aux environs
de pH 4.0. À partir de ce point, les thiobacilles acidophiles provenant de l'inoculum se
multiplient en provoquant une acidification plus poussée de la boue (pH < 2). La chute du
pH à des valeurs inférieures à 3.0 élimine pratiquement les thiobacilles peu-acidophiles, leur
nombre chute à moins de 103UFC/mL. Ce type de succession bactérienne a été observé dans
cinq des boues étudiées. Lors de l'acidification des boues, les thiobacilles peu-acidophiles
croissent plus rapidement (td: 6.7 à 8.8 heures) que les thiobacilles acidophiles
(td: 8.8 à 10.3 heures). Les cinétiques de production de sulfate dans les cinq boues testées
sont comparables avec des taux maximums de production de sulfate variant de
0.055 à 0.075 g S042/ L x heure et des taux spécifiques maximums de production de
sulfate (V max) étant estimés entre 1.4 et 2.3 g S042/ g cellules x heure.
Une caractérisation de la microflore acidifiante par isolement de souches bactériennes de
21 boues d'épuration (88 peu-acidophiles et 26 acidophiles) a permis de mettre en évidence
que plusieurs espèces de thiobacilles peu-acidophiles participent à l'acidification des boues.
Cependant, Thiobacillus thioparus représente l'espèce bactérienne la plus importante en
termes de fréquence d'isolement, de concentrations de cellules et d'activité acidifiante. D'un
autre côté, Thiobacillus thiooxidans est apparue être la seule espèce impliquée dans le groupe
de thiobacilles acidophiles. Des essais de lixiviation effectués avec une culture mixte de deux
types de thiobacilles (Thiobacillus thioparus ATCC 55127 et Thiobacillus thiooxidans
A TCC 55128) ont permis de vérifier l'importance et le rôle de ces deux espèces dans le
procédé utilisant le soufre comme substrat L'équilibre de ces deux populations bactériennes
lors de l'acidification de la boue, et les constantes cinétiques de croissance qui ont été calculées,
attestent que la croissance de ces deux microorganismes constitue un modèle fiable de l'activité
microbienne responsable de l'abaissement du pH par les microflores indigènes. L'observation
en microscopie optique des cultures de bactéries oxydant l'ion ferreux provenant des 23 boues
suggère que la biolixiviation avec sulfate ferreux est réalisée par T. ferrooxidans, la présence
de Leptospirillium ferrooxidans n'ayant pas été notée. Il a également été montré que l'activité
lixiviante mesurée lors des essais d'extraction des métaux effectués avec le sulfate ferreux
comme substrat, pourrait résulter de la croissance des bactéries indigènes oxydant l'ion ferreux
présents initialement dans les boues, plutôt que de la croissance des souches de collection de
T. ferrooxidans ajoutées aux boues.
L'effet de la température sur les cinétiques de croissance des populations lixiviantes et
de solubilisation des métaux a été évalué à des températures variant de 7° à 42°C. Les deux
procédés sont fortement influencés par la température d'incubation et conséquemment, les
coefficients de température (Q107-28) pour la solubilisation du cadmium, du cuivre, du nickel,
et du zinc varie de 1.6 et 2.5. Les énergies d'activation correspondantes ont été mesurées et
se situent entre 30 et 64 kJ/mole. Pour les deux procédés, la solubilisation des métaux est
influencée par la température et obéit à une cinétique de réaction d'ordre un. L'énergie
d'activation a été estimée pour la croissance des deux types de thiobacilles (acidophiles et peu
acidophiles) à 42 kJ/mole, et le coefficient (Q107-28)  à 1.8.
Les données obtenues démontrent également que l'extraction des métaux avec le
procédé au soufre peut être réalisée à des concentrations élevées en solides (70 g/L). Des
essais réalisés avec des boues ajustées initialement à différents pH, ont montré que ce
paramètre affecte peu le système biologique de lixiviation avec soufre. L'ajout de
concentrations élevées d'ions métalliques (Cu2+ et Zn2+) dans les boues ne supprime pas non
plus l'activité biologique, indiquant ainsi que des boues très fortement contaminées peuvent
être traitées par le procédé au soufre.
Les effets de la biolixiviation au soufre sur certaines caractéristiques physico-chimiques
et biologiques des boues ont également été explorés. Les données obtenues en cultures
discontinues sur une période de quatre et cinq jours montrent que l'importante production
d'acide sulfurique (pH < 2.5) cause une élimination complète (< 103 UFC/100 mL) des
coliformes totaux, des coli formes fécaux et des streptocoques fécaux. De plus, le procédé peut
également permettre une réduction des matières en suspension. Il faut cependant noter que
l'acidification excessive de la boue (pH < 2) entraîne une solubilisation importante de la
matière organique (carbone), de l'azote et du phosphore. Le pH final atteint lors de la
lixiviation doit donc être contrôlé (entre 2.0 et 2.5) afin d'éviter une perte importante de la
valeur fertilisante des boues.


identifier: Blais, Véronique  (2006). Caractérisation et modélisation de l'écoulement et du transport de TCE en relation avec la rivière Jacques-Cartier à Shannon, Québec, Canada  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de la terre, 145 p.

subject:
trichloroéthène
TCE
hydrogéologie
hydrogéochimie
aquifère
écoulement
cours d'eau sur le terrain
contamination
modélisation
numérique
rivière Jacques-Cartier
Valcartier
Shannon

abstract:
Depuis la mise à jour, en 1997, du problème de contamination en trichloroéthène
(TCE) de l'eau souterraine dans le secteur Valcartier, d'importants travaux de
caractérisation environnementale et hydrogéologique ont été réalisés. Par
contre, la distribution du panache de contamination au niveau de la municipalité
de Shannon, située à l'ouest de la Garnison Valcartier, et le lien avec la rivière
Jacques-Cartier étaient, jusqu'à maintenant, inconnus. Afin de combler ce
manque de connaissances, des travaux de caractérisation ont été réalisés à
l'automne 2004 dans la municipalité de Shannon. L'objectif de ces travaux de
maîtrise était d'analyser les données de caractérisation pour mieux comprendre
l'écoulement et le transport de TCE, particulièrement par rapport à la rivière
Jacques-Cartier.
Un effort important a été dédié à la compréhension du contexte hydrogéologique,
qui a mené à la production de coupes géologiques, de cartes d'élévation et
d'épaisseur des unités géologiques et la production d'un modèle géologique 3D
de la zone d'étude. Ensuite, les propriétés hydrauliques ont été compilées et
l'écoulement de l'eau souterraine a été déterminé par la production de cartes et
de coupes piézométriques. Une carte et des coupes ont permis la définition du
panache de contamination en TCE dans la zone d'étude. Finalement, des
travaux de modélisation numérique ont été réalisés.
Dans la zone d'étude, la topographie de la surface du roc est accentuée et la
géométrie des deux unités aquifères principales, deltaïque et proglaciaire, est
variable. L'unité de silt glaciomarin peu perméable et apparemment discontinue
est intercalée entre les unités aquifères et contrôle les échanges entre ces
unités. L'écoulement de l'eau souterraine se fait généralement de l'est vers
l'ouest, Le. de la Garnison Valcartier vers la rivière Jacques-Cartier. Cependant,
dans la partie sud de la zone d'étude il y a une composante importante de
l'écoulement qui se fait vers le nord en provenance du Mont Rolland-Auger.
La contamination en TCE dissous est présente dans la partie centrale de la zone
d'étude dans une bande s'étendant de l'ouest vers l'est entre la Garnison
Valcartier et la rivière Jacques-Cartier. Le TCE est présent presque
exclusivement dans l'unité deltaïque, sur toute son épaisseur. Le TCE est
pratiquement absent de l'unité proglaciaire et il n'est pas détecté dans le roc.
Les concentrations en TCE sont observées jusqu'à la rivière Jacques-Cartier,
dans deux résurgences, et dans les puits et sondages réalisés à proximité de la
rivière. Il n'y a pas de TCE détecté du côté ouest de la rivière.
Le modèle numenque réussit à reproduire le patron d'écoulement dans le
secteur avec un calage acceptable. L'étape du traçage de particules permet de
constater que la vitesse de l'eau souterraine est plus élevée en bordure de la
rivière et au nord du panache central de TCE. De plus, le transport de masse
permet de reproduire la forme générale du panache de TCE dans le secteur, tant
en plan qu'en profondeur.
Il Y a un lien direct de la rivière Jacques-Cartier avec la nappe libre dans l'unité
deltaïque au centre de la zone d'étude et un lien direct avec l'unité proglaciaire
surtout dans la partie sud. Suite à toutes les preuves fournies par les données
de terrain, il ne fait pas de doute que le panache présentement délimité à
Shannon émergera éventuellement dans la rivière Jacques-Cartier, soit à sa
berge ou plus loin sous son lit.


identifier: Blanchette, Daniel  (2006). Caractérisation géochimique des eaux souterraines du bassin versant de la rivière Châteauguay, Québec, Canada.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de la terre, 185 p.

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subject:
géochimie
chimie
eaux souterraines
bassin versant
qualité
géologie
hydrogéologique
rivière Châteauguay

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

La géochimie des eaux souterraines a été caractérisée dans la portion québécoise du
bassin versant de la rivière Châteauguay. Les objectifs des travaux étaient de définir la
composition chimique des eaux souterraines pour qualifier la qualité des eaux et
identifier les processus et conditions géologiques et hydrogéologiques qui contrôlent la
géochimie des eaux souterraines. Durant l'été 2004, 144 échantillons d'eau souterraine
et 22 échantillons multi-niveaux distribués sur l'ensemble du territoire ont été prélevés
dans des puits privés, municipaux et scolaires, puits d'observation et une source. Les
échantillons d'eau ont été analysés pour les éléments majeurs, mineurs et traces, le
contenu bactériologique ainsi que les isotopes stables (δ²H, δ13C, δ180) et radioactifs (³H,
14C). Les concentrations des espèces ioniques en solution ont été calculées lors de la
spéciation par modèle d'équilibre hydrochimique.
Les éléments majeurs Ca, Mg, Na, K, CI, 804 et les anions HC03-, CO32- représentent
généralement plus de 92% de la charge dissoute. Ce sont les contextes
hydrogéologiques qui démontrent un plus grand contrôle sur leurs concentrations. La
dureté, la matière dissoute totale (MDT), le fer et le manganèse constituent les
problèmes de qualité d'eau les plus répandus pour les utilisations de l'eau souterraine à
des fins d'eau potable et d'irrigation des cultures. Les datations de l'eau souterraine par
le tritium ³H) et le 14C indiquent que les eaux de recharge de l'eau souterraine sont
récentes et que des eaux d'âges variables sont présentes dans le système d'écoulement
souterrain. La définition des types d'eau sur la base des ions majeurs a démontré que la
composition chimique des eaux souterraines est très variable et que le type Ca-HC03
est le plus abondant. Il est présent dans tous les contextes géologiques et
hydrogéologiques. La variation des types d'eau pour les échantillons multi-niveaux
montre que la composition chimique varie faiblement avec la profondeur pour l'épaisseur
de roc investiguée (généralement moins de 123 m).
La classification des échantillons en 5 groupes de types d'eau et en 6 clusters
(classification hiérarchique regroupée) ont permis de définir les tendances générales de
la variabilité spatiale de la géochimie de l'eau souterraine dans la région. L'utilisation de
l'analyse en composante principale a permis d'identifier les processus géochimiques
majeurs qui contrôlent ~80% de la variabilité de la composition de l'eau souterraine,
soient: 1) le mélange d'eau fraîche avec des eaux plus salines ayant la signature de la
mer de Champlain; 2) possiblement la dissolution de halite; 3) la dissolution de la
dolomite, du gypse et de minéraux riches en Fe-Mn et F-Sr. L'échange ionique semble
aussi jouer un rôle de premier plan, d'après les tendances des concentrations en sodium
et calcium dans les eaux souterraines. Deux sections géochimiques permettent d'illustrer
plus spécifiquement la variabilité de la composition des ions majeurs des eaux
souterraines à l'intérieur d'un cadre d'évolution géochimique général. Les zones de
recharge locale de l'eau souterraine apparaissent comme des éléments importants
affectant la géochimie des eaux souterraines. Des conditions engendrant un écoulement
limité permettent de préserver la signature géochimique d'anciennes eaux provenant de
la Mer Champlain, qui n'ont pas été complètement lessivées.
Les processus géochimiques identifiés de même que la distribution spatiale des
variations de la géochimie de l'eau souterraine ont permis de définir un modèle
conceptuel qui intègre la compréhension générale de l'évolution de la géochimie des
eaux souterraines dans la région d'étude. Les types d'eau Ca-HC03 et Na-CI sont les
pôles représentant respectivement les eaux de recharge récente et des eaux anciennes
gardant la signature géochimique de la Mer de Champlain. Entre ces pôles, les
processus de dissolution des carbonates, d'échange ionique, de mélange d'eau et
possiblement de dissolution d'halite contrôlent l'évolution de l'eau souterraine.
La différence entre les conditions dominantes de l'écoulement de l'eau souterraine
semble à l'origine de la distinction entre les types d'eau et les modèles géochimiques
conceptuels représentatifs des systèmes aquifères du bassin versant de la rivière
Châteauguay et des Basses-Laurentides. Cette constatation permet de souligner
l'importance prépondérante du contexte d'écoulement sur le contrôle de la géochimie
des eaux souterraines pour deux régions qui ont été soumises à un historique
géologique semblable, possèdent des aquifères du même type et où des processus
géochimiques très similaires sont en cause.


identifier: Bleau, Stéphanie  (2012). Étude du comportement des glaces dans un environnement subarctique en régime macrotidal, estuaire de la rivière Koksoak, Nunavik.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 248 p.

subject:
glace
subarctique
régime macrotidal
hydrologie
images radar
déglacement
englacement
température atmosphérique
marée
couvert de glace
télédétection
géomorphologie fluviale
RADARSAT-2
estuaire
rivière Koksoa
Nunavik

abstract:
Au Nunavik, la rivière Koksoak est un axe englacé essentiel pour les déplacements saisonniers
et l'accès aux ressources des Kuujjuamiut. Depuis 1992, les températures moyennes
enregistrées à la station météorologique de Kuujjuaq tendent à la hausse et dépassent
actuellement la normale climatique. Les variations atmosphériques ne sont pas sans
conséquence sur le régime glaciel et peuvent causer d'importantes modifications à sa nature,
sa composition et sa structure (sévérité, sensibilité, durée). Ces changements physiques
peuvent avoir des impacts sociaux, économiques et écologiques considérables sur le littoral.
Des entrevues menées auprès des aînés de la communauté de Kuujjuaq confirment que,
depuis les deux dernières décennies, le Nunavik connaît un réchauffement atmosphérique.
Déjà des adaptations aux changements climatiques par les Kuujjuamiut sont en cours sur la
route de glace (rivière Koksoak) et le territoire. D'ailleurs, dans ce contexte, le gouvernement du
Québec (Ministère des Transports) s'interroge sur le maintien, la durabilité et l'intégrité des
infrastructures maritimes nordiques.
Cette étude vise à consolider les connaissances de la dynamique glacielle actuelle
(englacement et déglacement) de l'estuaire Koksoak. Il s'agit de comprendre le rôle de la
géomorphologie fluviale, du régime des marées et des températures de l'air sur les conditions
de glace annuelle. Nous nous questionnons sur les impacts géomorphologiques des processus
glaciels (glace statique et dynamique) sur les berges, les activités traditionnelles des habitants
et les infrastructures maritimes.
Pour ce faire, une approche multidisciplinaire unique a été développée, permettant de faire un
suivi chrono séquentiel du régime annuel des glaces, basé sur l'interprétation des images
RADARSAT-2 à haute résolution (3 m et 8 m). À une fréquence de 3 ou 4 jours, les images
radar ont assuré une surveillance continue de la distribution des glaces et de leur mobilité. Pour
chacun des processus visés (englacement et déglacement), une clé d'interprétation applicable
aux images radar a été établie afin de suivre la dynamique glacielle estuarienne au moyen
d'observations et de survols aériens.
Deux campagnes de terrain ont été menées, l'une en juin (dégel) et l'autre en novembre (gel)
de l'année 2009 pour valider les informations extraites des images RADARSAT-2 en mode
Ultra-Fin (3m). Deux ateliers ont documenté et validés les perspectives locales des
changements environnementaux et physiques du milieu (les glaces, les niveaux d'eau et les
courants). Un registre hydro-météorologique a appuyé efficacement l'interprétation des images
radar et a mené à une meilleure compréhension des paramètres affectant la rétrodiffusion de la
glace. La relation entre la géomorphologie et la bathymétrie de la rivière, les marées et la
répartition des types de glace ont été décrites. Les lieux d'embâcles et d'accumulation de glace
ont été identifiés de même que les sections des constructions maritimes potentiellement
heurtées par les radeaux de glace. Ces outils ont aussi procuré de nouvelles séries de données
permettant l'analyse de la morphogenèse des glaces dans l'écoulement. La progression
spatiale de l'englacement et la régression spatiale du déglacement ont été cartographiées et
décrites.
Au printemps, les images RADARSAT-2 ont dévoilé que deux types de dégradation (thermique
et dynamique) fonctionnaient simultanément à différents endroits sur la rivière Koksoak. Les
principaux résultats ont montré que les mécanismes de démantèlement impliqués sont très
différents dans les divisions hydrographiques étudiées. Dans l'estuaire marin, par exemple, les
effets combinés et complexes des paramètres physiques (vents, marées et vagues) sur la glace
ont résulté en une dégradation d'ordre dynamique. Par contre, le couvert de glace sous,
l'influence de la dégradation thermique (pourrissement) dans l'estuaire fluvial a succombé à la
forte crue printanière et aux contraintes mécaniques induites par le flux glaciel depuis l'amont
(embâcle). De plus, les marnages de vives-eaux ont été très actifs dans les étapes du régime
en dessoudant la glace du substrat et des rives, en créant des trous de fonte tout en inondant la
surface (fonte). Les images RADARSAT-2 ont mis en évidence le rôle du flot dans le segment
marin qui a déclenché un réseau de fissures et la désorganisation mécanique du couvert de
glace. Le jusant a disloqué les glaces fragilisées par le flot, a assuré le transport et l'évacuation
des débris glaciels vers la baie d'Ungava.
À l'automne, l'hydrodynamique de la rivière a été très efficace dans la construction de formes
sur les estrans. La bande glacielle le long du littoral protégeant la rive s'est formée pendant les
épisodes de tempête (systèmes dépressionnaires). En effet, les glaces flottantes fabriquées en
eau douce ont subi l'effet des courants et des vents dominants. L'englacement de la rive
orientale a précédé celui de la rive occidentale de près d'un mois. La germination de fins
cristaux de glace s'est produite aux étales de basse mer pendant les systèmes anticycloniques.
Le phénomène de nucléation secondaire a été mené, entre autres, par les précipitations
neigeuses. Les vagues de froid et l'intensité des vents du SO au NO ont contribué activement à
la consolidation des glaces, à la surfusion des eaux et à la nucléation primaire et secondaire.
En conclusion, cette étude a permis de réunir plusieurs sources de données pour la région de
l'Ungava. Elle a montré le potentiel des images micro-ondes actives à résolution fine pour
effectuer la caractérisation des conditions de glace sur les rivières nordiques où très peu
d'information existe. Le partenariat entre chercheurs Inuits et académiques a ouvert la voie à la
reconnaissance de l'expertise des aînés et de leur lecture des changements environnementaux
passés et présents. L'intégration des connaissances environnementales locales a fait
progresser notre compréhension de la complexité de ce système fluvial et de la dynamique des
glaces dans un environnement macrotidal subarctique. La consolidation des connaissances de
l'estuaire de la rivière Koksoak représente une contribution significative pour la géomorphologie
côtière, l'hydrologie et la télédétection en milieu nordique.


identifier: Blin, Pierrick  (2001). Développement d'une nouvelle méthode de cartographie du risque unitaire d'inondation (crue) pour des résidences.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 110 p.

subject:
cartographie
risque unitaire
inondation
crue
habitation résidence
eau libre

abstract:
Les intervenants responsables de la gestion des inondations ont besoin d'outils permettant
de traiter ce problème de façon simple et précise. Il existe plusieurs méthodes dites de
cartographie des risques d'inondation dans le monde ayant pour but de répondre à ces
besoins. Actuellement, en considérant simultanément les éléments constitutifs du risque,
soit l'aléa et la vulnérabilité, aucune de ces méthodes ne permet d'établir de façon précise
et quantifiables en tous points du territoire les risques d'inondation.
La méthode de cartographie du risque unitaire d'inondation à l'eau libre (CRUE) pour les
habitations résidentielles développée par cette étude permet de répondre à ce besoin en
procédant à un traitement unitaire (au sens adimensionnel du terme) de la définition du
risque. Pour ce faire, les dommages sont d'abord calculés à partir des profondeurs de
submersion déduites elles-mêmes des niveaux d'eau pour des périodes de retour
représentatives. Le calcul de ces dommages se fait en utilisant une forme de la loi de
Gompertz pré-établie dans une étude précédente de Leclerc (Leclerc et al, 1997). Enfin,
le risque est l'intégration des dommages (ou taux d'endommagement) unitaires obtenus
correspondant à chaque période de retour par rapport à la probabilité de ces périodes de
retour. Cette méthode donne des cartes représentant le risque en pourcentage de
destruction moyen annuel. Les cartes sont d'une grande flexibilité et peuvent recevoir
tous les traitements additionnels permis par un système d'information géographique. La
représentation des résultats peut ainsi se faire selon les besoins spécifiques des
intervenants. Enfin l'interprétation des cartes de risque en vigueur actuellement au
Québec a permis de conclure que celles-ci sous-estiment clairement le risque et qu'un
renforcement de la législation ou des méthodes de cartographie semble requis


identifier: Blouin, Martin  (2010). Caractérisation de l'hétérogénéité de la conductivité hydraulique et simulations du transport de contaminants: Secteur d'essais de RDDC-Valcartier, Québec.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de la terre, 92 p.

subject:
géologie
hydrogéologie
modélisation hydrogéologique
modélisation
géostatistiques
aquifères
probabiliste
hétérogénéité
contaminant
hydrofaciès

abstract:
Les techniques classiques de modélisation hydrogéologique utilisant des approches
déterministes pour caractériser les processus d'écoulement de l'eau souterraine et du
transport de masse dans l'eau souterraine négligent, par construction, l'effet de l'hétérogénéité
géologique et hydraulique. Ainsi, ces méthodes peuvent conduire à une sur ou
sous-estimation du transport de contaminants dans les régions sensibles. Dans le but de
développer une méthodologie pour la construction de modèles hydrogéologiques dans
les systèmes hétérogènes, une méthode de modélisation hydrogéologique par approche
géostatistique du secteur d'essais de Recherche et développement pour la défense Canada
(RDDC) - Valcartier, Québec a été réalisée. Ce site d'environ 6 km²  repose sur
un gneiss du Bouclier canadien recouvert de dépôts meubles deltaïques mis en place
principalement par la mer de Champlain. Il est utilisé depuis la 2e guerre mondiale à
des fins expérimentales au niveau militaire.
U ne modélisation de la géologie basée sur les propriétés hydrogéologiques des matériaux
(hydrofaciès ou HF) du secteur d'essais a d'abord été réalisée dans le but d'améliorer
la connaissance sur la distribution des faciès contrôlant l'écoulement et le transport de
masse. La présence d'une unité silteuse fine a d'abord été délimitée à la main. L'effet
de cette unité sur l'écoulement et le transport est considérable et contribue à la
présence d'une nappe perchée supérieure dans le secteur nord et nord-ouest du site. La
présence de couches de graviers et sables grossiers en profondeur a aussi été visée par
la modélisation de la géologie par HF. Ainsi, plusieurs scénarios de distributions des
hydrofaciès (HF) sur le site ont été produits à l'aide de simulations multi-points. Les
chemins préférentiels d'écoulement et de transport ont ainsi été définis à grande échelle.
Ensuite, utilisant les valeurs de conductivités hydrauliques mesurées sur le site,
une distribution spécifique de la conductivité hydraulique a été assignée pour chacun
des HF. Différentes distributions de conductivité hydraulique simulées ont alors été
attribuées à chacun des HF en utilisant des simulations séquentielles gaussiennes (SGS).
La variabilité de la conductivité hydraulique (K) sur le site a ainsi été considérée. Les
chemins préférentiels d'écoulement et de transport ont alors été définis à petite échelle.
En tout, 500 modèles 3D de K ont ainsi été générés.
Parmi tous ces modèles, un modèle de K représentatif a été testé et calé avec les
charges hydrauliques en simulation d'écoulement souterrain avec le logiciel FEFLOW©.
Les limites de Dirichlet et Neumann ont alors été appliquées selon les données disponibles
et la reproduction des charges hydrauliques observées par le modèle d'écoulement
simulé. Une sélection des scénarios les plus réalistes a alors été effectuée d'après la reproduction des données observées.
Les modèles 3D de K choisis ont finalement servi à produire plusieurs scénarios
de transport de contaminants pour une source constante sur une période de 20 ans.
L'effet de la variabilité de la distribution des HF et des hétérogénéités sub-HF a pu être
observé selon la répartition 3D simulée de la concentration après 20 ans. Les différents
résultats issus de ces simulations ont pu être comparés à un modèle de K moyen. Le
modèle moyen semble négliger l'effet des chemins préférentiels d'écoulement entraînant
une sous-estimation probable du transport de contaminants. Enfin, une brève analyse
statistique sur l'ensemble des valeurs finales de concentrations simulées a permis de
produire un outil décisionnel utile à la gestion du site.

Abstract

Classical hydrogeological modelling techniques using deterministic approaches to
characterize sub-surface pro cesses neglect the effect of the heterogeneity of the groundwater
system. Consequently, such methods yield to over or underestimate the mass
transport in heterogeneous areas. To assess for heterogeneity of these systems and to
provide tools to evaluate uncertainties in aquifer management, geostatistical simulations
were used in a detailed hydrogeological modelling for the "secteur d'essais" of
Defence, Research and Development Canada (DRDC) - Valcartier, Quebec. The study
site is about 6 km²  and lies on Canadian Shield gneiss covered with mostly deltaic
sands of the Champlain Sea. Since the end of World War II, the site is used for military
experimental purposes.
A geological model of the study site was first built regrouping sediment matter by
hydrogeological properties (hydrofacies or HF). The aim of this model was to improve
knowledge on geological facies controlling the groundwater fiow and mass transport.
This modelling step revealed the presence of a fine silty unit and exposed scenarios of
its distribution. This unit mainly contributes to the presence of a perched water system
in the north and north-western part of the site. The presence of gravel and coarse sand
at depth has also been highlighted. 3D Hydrofacies (HF) distribution scenarios were
produced using multiple-point geostatistics. Hence, groundwater and mass transport
preferential fiow paths were defined at large scale.
Then, a specific hydraulic conductivity distribution was assigned to each hydrogeological
unit (HF) using measured data on site. Sequential Gaussian simulations (SGS)
enable hydraulic conductivity (K) heterogeneity reproduction within each HF. The variability
of hydraulic conductivity values on the studied site has been considered. Hence,
groundwater and mass transport preferential fiow paths were defined at a small scale.
In total, 500 K models were generated.
Using a calibrated hydraulic conductivity model amongst the 500, groundwater fiow
simulations were undertaken in a FEFLOW© model. Dirichlet and Neumann boundary
conditions were defined considering available data and model reproduction to observed
hydraulic heads. Then a selection pro cess was conducted to choose the most realistic
models considering observed data reproduction.
The selected 3D K models were then used to generate multiple mass transport scenarios
assuming a constant source over 20 years. The effect of HF distribution variability
and of sub-HF heterogeneities can be observed through 3D maps of simulated concentrations
after 20 years. The different mass concentration values obtained from mass
transport simulations were compared to simulation results for a mean K model. Transport
simulations for the mean K model show underestimation of contaminant travel
times and amplitudes probably caused by neglecting preferential fiow paths effect. Finally,
a brief statistical analysis over the simulated concentrations values after 20 years
enabled the production of a useful decision making tool for site management.


identifier: Boisvert, Vincent  (2004). Hydrogéologie des formations quaternaires et influence sur la recharge dans la région de Moncton, Nouveau-Brunswick.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de la terre, 133 p.

subject:
eau souterraine
hydrogéologie
sédiments quaternaires
hydraulique
évènements tardiglaciaires
Moncton
Nouveau-Brunswick

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 eaux souterraines sont une source importante d'approvisionnement en eau potable
dans les Maritimes et la majorité de cette eau provient d'aquifères rocheux. Toutefois la
couverture des formations superficielles quaternaires joue un rôle majeur dans la
dynamique de ces aquifères en contrôlant la distribution spatiale de la recharge et en
favorisant le confinement de plusieurs unités perméables quaternaires de dimension
parfois régionale.
Ce projet, effectué dans le cadre de l'Initiative sur les Eaux Souterraines dans les
Maritimes (IESM/MGWI), s'inscrit dans une série de projets de la Commission
géologique du Canada visant le développement de méthodologies de caractérisation et de
cartographie hydrogéologique à l'échelle régionale. Des travaux de terrain ont permis la
caractérisation globale du contexte hydrogéologique des unités quaternaires de surface et
de sous-surface de la région de Moncton, Nouveau-Brunswick.
La stratigraphie des unités quaternaires des vallées des rivières Petitcodiac et
Memramcook est présentée sous forme de coupes géologiques basées sur des levés
sismiques et des forages. Ces coupes démontrent l'existence, au fond de ces vallées, d'un
important système aquifère confiné d'étendue régionale, en lien hydraulique direct avec le
roc. Les propriétés hydrauliques de l'aquifère confiné de la rivière Memramcook ont été
établies à partir d'essais de perméabilité et de pompage et de l'interprétation des
fluctuations de la marée. Les résultats de ces essais démontrent une conductivité
hydraulique moyenne 10-4m/s et un coefficient d'emmagasinement de 10-3 m-1.Ces
caractéristiques hydrogéologiques couplées aux analyses chimiques ont permis de
démontrer que malgré la bonne conductivité hydraulique de cet aquifère, son potentiel
d'utilisation comme ressource en eau est faible en raison de la relativement mauvaise
qualité de l'eau.
Les propriétés hydrauliques des tills ont été établies par des essais d'infiltration et
démontrent que la recharge est principalement contrôlée par la présence de trois types de
till dont la conductivité hydraulique s'échelonne de 10-6 à 10-9 m/s.
L'établissement des zones de recharge et la quantification de la recharge regionale ont été
réalisés à partir du bilan hydrologique et de l'approche darcienne afin que les résultats
puissent être utilisés comme données de base dans le modèle hydrogéologique du projet
IESM. La recharge régionale a été évaluée à 192 mm/an dont 98 % s'effectue à travers
les différents types de tills.


identifier: Bordeleau, Geneviève  (2012). Atténuation naturelle de la nitroglycérine provenant de résidus de propulsif: caractérisation du transport et des processus de dégradation dans la zone non saturée.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 288 p.

subject:
nitroglycérine
résidus de propulsif
explosif
dioxyde
azote
nitrate
contamination
eau souterraine

abstract:
Il est reconnu depuis plusieurs années maintenant que les activités d'entraînement militaire
peuvent avoir des conséquences sur la qualité des sols, des eaux souterraines et des eaux de
surface. Les champs de tir anti-char comptent parmi les sites les plus touchés, autant à la zone
d'impact qu'au pas de tir. Au pas de tir, la contamination est reliée à la combustion incomplète
du propulsif, lequel est principalement constitué de nitroglycérine (NG) et de nitrocellulose (NC).
Dans ce contexte, le transport et la dégradation de la NG sont complexes, précisément à cause
de son inclusion dans une matrice de NC insoluble dans l'eau et stable en conditions
environnementales. L'objectif principal de la thèse est donc de caractériser le transport et
l'atténuation naturelle de la NG provenant des résidus de propulsif, afin d'évaluer les risques de
contamination de l'eau souterraine par la NG et ses produits de dégradation.
Pour ce faire, une étude de terrain a eu lieu sur les pas de tir de deux sites anti-char, soit un site
en activité, et un ancien site, fermé depuis plus de 35 ans. Au total, une centaine d'échantillons
d'eau et 65 échantillons de sol ont été prélevés et analysés. Les résultats démontrent que la NG
présente dans les sols à l'ancien site ne se dissout plus dans l'eau d'infiltration, et que sa
présence en sous-surface est plutôt liée à la migration de fines particules de propulsif, qui ne
posent plus de risque pour la qualité de l'eau souterraine. En revanche, au site actif, la NG et ses
produits de dégradation (dinitroglycérine, mononitroglycérine, nitrate) sont détectés dans l'eau
interstitielle du sol. La NG est donc lessivée à partir des résidus frais, avant d'être
progressivement dégradée dans la zone non saturée.
Afin d'identifier les processus pouvant contribuer à dégrader la NG sur les champs de tir, plus de
125 séries d'essais en laboratoire ont été réalisées, totalisant plus de 1 200 échantillons. Les
résultats démontrent que les principaux processus sont la photolyse des particules de propulsif
à la surface du sol, la biodégradation de la NG dissoute, ainsi que la dégradation de la NG en
présence de carbone organique dans le sol. Pour chaque processus, des analyses isotopiques
du nitrate produit ont été réalisées, afin de déterminer si cette approche peut permettre de: 1)
identifier les processus de dégradation ayant cours à un site donné, et 2) distinguer l'apport des
activités d'entraînement militaire et des autres sources potentielles à la charge en nitrate dans
les aquifères. Les résultats démontrent que dans certains cas, les isotopes représentent un outil
pour faire la distinction entre différentes sources de nitrate dans les aquifères aux alentours des
bases militaires. Également, les analyses isotopiques ont permis de mieux distinguer les
processus de dégradation responsables de la présence de nitrate dans l'eau interstitielle au site
en activité, soit la combustion incomplète du propulsif et la dégradation liée à la présence de
carbone organique dans le sol.
Enfin, le principal apport scientifique de cette étude est un modèle conceptuel de l'atténuation
naturelle de la NG provenant des résidus de propulsif, ainsi qu'une estimation des vitesses de
réaction des principaux processus de dégradation impliqués. Il s'agit ici d'une première étude
visant à caractériser en profondeur l'atténuation naturelle de la NG. Éventuellement, une
compréhension accrue des processus pourrait permettre d'exploiter ceux-ci afin d'optimiser la
dégradation de la NG et réduire son impact environnemental.

Abstract

It has been recognized for several years now that military training activities can have an impact
on the quality of soils, groundwater and surface water. Anti-tank training ranges are among the
most contaminated sites, both at the impact zone and at the firing position. The contamination at
the firing position is due to the incomplete combustion of the propellant, which is mainly
composed of nitroglycerin (NG) and nitrocellulose (NC). The environmental fate of NG is
complex, precisely due to its inclusion within a NC matrix, which is not water soluble and is very
stable under environmental conditions. The main objective of the thesis is therefore to
characterize the transport and natural attenuation of NG in the context of propellant residue
deposition, in order to evaluate the risk of groundwater contamination related to NG and its
degradation products.
To do so, a field study was conducted at the firing positions of two anti-tank ranges, namelyan
active range, and a legacy range which has been closed for over 35 years. In total, 100 water
samples and 65 soil samples were collected and analyzed. Results show that the NG present in
soils at the legacy site does not dissolve into pore water anymore, and that its presence at depth
is related to the migration of fine propellant particles, which do not pose a threat to groundwater
quality. In contrast, at the active site NG and its degradation products (dinitroglycerin,
mononitroglycerin, nitrate) are detected in pore water. NG is therefore leached from the fresh
propellant residues, before being progressively degraded in the unsaturated zone.
ln order to identify the processes that may contribute to NG degradation on training ranges,
more than 125 series of laboratory experiments were conducted, for a total of over 1 200
samples. Results show that the most significant processes are photolysis of propellant particles
at the soil surface, biodegradation of dissolved NG, and degradation of NG related to the
presence of organic carbon in soil. For each process, isotopic analyses of the produced nitrate
were realized, in order to determine whether this approach can allow us to: 1) identify the
degradation processes taking place at a specific site, and 2) distinguish between the contribution
of military training activities and other sources to the nitrate load in aquifers. The results show
that in sorne cases, isotopes can serve as a tool for the distinction of nitrate sources in aquifers
around military facilities. Moreover, the isotopic analyses allowed distinguishing the degradation
processes responsible for the presence of nitrate in pore water at the active training range,
namely the incomplete combustion of propellant, as weil as degradation related to organic
carbon in soil.
Finally, the main scientific advancement in this study is a conceptual model of the natural
attenuation of NG in the context of propellant residues, as weil as an estimate of the reaction
rates related to the main degradation processes involved. This constitutes the first study that
provides an in-depth characterization of the natural attenuation of NG. Eventually, a better
understanding of the processes could allow exploiting them for optimizing NG degradation and
reducing its environmental impact.


identifier: Bordeleau, Geneviève  (2007). Étude hydrogéologique de la base aérienne de Cold Lake, Alberta, et détermination de l'origine du nitrate dans l'eau souterraine.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de la terre, 117 p.

subject:
hydrogéologie
base aérienne
eau souterraine
eau de surface
explosif
perchlorate
ammonium
métaux
nitrate
anions
environnement
écoulement
qualité
modèle numérique
contamination
hydrogéochimique
analyse isotopique
recommandation
gestion
Cold lake
CLAWR

abstract:
Une étude hydrogéologique a été réalisée à la Base Aérienne de Cold Lake (CLA WR), afin
d'évaluer les impacts des activités militaires sur l'eau souterraine et de surface. Les bombes
larguées à CLAWR peuvent pénétrer jusqu'à plus de 10 mètres dans le sol, et celles qui n'ont
pas explosé ou qui ont partiellement explosé peuvent, lorsque corrodées ou fissurées par
l'impact, être sujettes au lessivage par l'infiltration d'eau de précipitation. Elles peuvent
éventuellement relarguer leur contenu ainsi solubilisé dans l'eau souterraine. Les obus
contiennent un mélange de différents matériaux énergétiques, principalement du TNT, du
RDX et du HMX. Ces composés sont donc susceptibles de contaminer l'environnement, avec
certains métaux et autres composés chimiques utilisés notamment comme propulseurs.
Di verses mesures ont été prises afin de caractériser le patron d'écoulement souterrain, dont
l'installation de puits d'observation, la prise de niveaux d'eau, des mesures du débit des cours
d'eau, et des essais à choc hydraulique. Trois unités hydrostratigraphiques principales ont été
identifiées, soit deux aquifères sableux séparés par une couche de till argileux. L'eau
souterraine s'écoule principalement en direction est vers le Lac Primrose, qui est la plus
grande étendue d'eau de la région.
Environ 170 échantillons d'eau ont été prélevés et analysés pour les métaux, anions,
perchlorate d'ammonium et matériaux énergétiques, et 25 pour les isotopes d'oxygène et
d'azote du nitrate. L'eau de surface est généralement non contaminée par rapport aux normes
de qualité pour la vie aquatique du CCME. Une contamination par le perchlorate
d'ammonium et certains métaux a été détectée dans l'eau de l'aquifère non confiné à divers
endroits. Du nitrate a également été détecté dans cet aquifère à des concentrations dépassant la
limite maximale des concentrations naturelles sur le site, évaluée à 1.75 mg/L de N-N0³⁻.
Comme aucune autre source majeure de nitrate n'est présente aux environs du site, il est
postulé que celui-ci provient de la dégradation des explosifs, particulièrement du RDX. Il a
été démontré dans diverses études en laboratoire que le nitrite est un produit commun de
plusieurs processus de dégradation du RDX. En présence d'oxygène, le nitrite peut ensuite
être oxidé en nitrate. Dans l'eau souterraine de l'aquifère de surface sur un des quatres
champs de pratique, du RDX, du TNT et des sous-produits du TNT ont été détectés.
Une modélisation numérique a été réalisée avec le logiciel FEFLOW, dans le but de
représenter le patron d'écoulement, d'évaluer l'étendue du panache de RDX dissous, de
vérifier si le RDX et le nitrate pourraient provenir des mêmes zones sources, et finalement de
déterminer si la contamination risque d'atteindre le Lac Primrose et la Rivière Shaver situés à
proximité. Le modèle a adéquatement reproduit le patron d'écoulement et le panache de RDX,
malgré le peu d'information disponible concernant les zones sources de contaminants. La
distribution hétérogène du nitrate a été plus difficile à représenter. Malgré cela, il semble que
les deux contaminants proviennent des mêmes zones sources, soit l'ancienne cible et la cible
actuelle sur le champ de pratique Shaver. Le site de destruction de munitions agit également
comme zone source de nitrate, mais pas de RDX, puisque celui-ci est adéquatement détonné
lors des opérations de destruction. Le temps de migration des contaminants de leur zone
source vers les milieux aquatiques récepteurs a été estimé à partir des résultats des simulations
de transport. Le temps de migration est de 55-60 ans à partir de l'ancienne cible jusqu'à la
Rivière Shaver, et de 45-50 ans à partir de la cible actuelle. Cependant, les concentrations en
RDX et nitrate dans la rivière devraient demeurer sous la limite de détection des méthodes
analytiques actuelles. Néanmoins, les modèles d'écoulement et de transport ont permis de
recommander un nouvel emplacement de la cible principale dans le champ de pratique
Shaver, permettant aux contaminants de migrer en direction du Lac Primrose plutôt que de la
Rivière Shaver, et ainsi d'être dégradés dans les terres humides avant d'atteindre le lac.
Pour déterminer si effectivement le nitrate provient de la dégradation du RDX, des analyses
isotopiques ont été réalisées. L'analyse isotopique de l'azote et de l'oxygène suggère que les
faibles concentrations de nitrate dans l'aquifère confiné sont d'origine naturelle (nitrification
par les bactéries et dégradation des végétaux), avec une importante contribution de NOx
atmosphériques. Par ailleurs, les plus hautes concentrations présentes dans l'aquifère de
surface ne sont pas d'origine naturelle. Leurs rapports isotopiques ne correspondent à aucune
source documentée dans la littérature. En laboratoire, des échantillons de RDX ont été
dissous, photodégradés et biodégradés en conditions aérobie, de manière à caractériser les
rapports isotopiques du nitrate provenant de la dégradation du RDX. Les résultats obtenus
démontrent que les processus de dégradation produisent un important fractionnement, et que
le nitrate résultant de la dégradation du RDX a un signal isotopique caractéristique ne
correspondant à aucune autre source documentée. Il semble que les valeurs isotopiques des
échantillons d'eau souterraine de l'aquifère libre à CLAWR représentent un mélange de
nitrate provenant des divers processus de dégradation des matériaux énergétiques.

Abstract

A hydrogeological study was conducted at the Cold Lake Air Weapon Range (CLAWR), the
large st Air Force Base in Canada, in order to evaluate the impact of military training activities
on groundwater and surface water. The bombs dropped at CLAWR may penetrate the ground
to a depth of more than 10 meters. When they do not explode or go under low order
detonation, they may be cracked or become corroded. Precipitation water may infiltrate and
their solubilized content may then be leached to the groundwater. Bombs contain a mixture of
various energetic materials, mainly TNT, RDX and HMX. These compounds as weIl as
metals and other chemicals used as propellants may therefore end up in the environment.
Various activities have been carried out in order to characterize the groundwater flow pattern,
including installation of observation wells, water level and stream flow measurements, and
slug tests. Three major hydrostratigraphic units have been identified at CLA WR: an
unconfined and a confined sandy aquifer, separated by a clay till layer. Groundwater flows
mainly eastward towards Prim rose Lake, which is the largest water body of the region.
Around 170 water samples have been collected and analyzed for metals, anions, ammonium
perchlorate and energetic materials, and 25 for the isotopes of oxygen and nitrogen in nitrate.
Surface water is generally uncontaminated with respect to freshwater criteria for aquatic life
from CCME (2003). In groundwater, contamination from ammonium perchlorate and certain
metals was detected in the surface aquifer at various locations. Nitrate has also been detected
in this aquifer at levels exceeding the expected natural background levels on the site, which
should not exceed l.75 mg/L N- N-N0³⁻. Knowing that no other major nitrate source is present in
this area, it is thought that nitrate may come from the degradation of explosives, mainly RDX.
It has been shown in several laboratory experiments that nitrite is a common product of
several RDX degradation processes. When oxygen is available, nitrite may then be oxydized
to nitrate. RDX, TNT and TNT by-products were detected in groundwater from the surficial
aquifer on one of the four training ranges, and corresponding to the location of the current and
former targets.
A numerical modeling was developed using FEFLOW, with the objective to represent the
groundwater flow pattern, evaluate the extent ofRDX contamination, verity whether the RDX
and nitrate might have come from the same source zones, and finally to determine whether the
contamination might reach the nearby Primrose Lake and Shaver River. The model adequately
reproduced the flow pattern and dissolved RDX plume, despite the lack of information
concerning the contaminant source zones. The heterogeneous distribution of nitrate was more
difficult to reproduce. However, it seemsthat both contaminants come from the same source
zones. These source zones correspond to the old target and the current target on Shaver
Range. The open burning/ open detonation (OB/OD) site also acts as a source zone for nitrate,
but not for RDX, whieh is adequately detonated during destruction operations. The
contaminant migration time from their source to the surface water receptors was estimated
from the transport simulation results. Transport time from the old target to the river is 55-60
years, and from the current target, 45-50 years. However, both RDX and nitrate
concentrations in the river should remain below the detection limit of current analytieal
methods. Nonetheless, the flow and transport models have led to recommending a new
location for the main target on Shaver Range, which allows the contaminants to flow towards
Primrose Lake rather than Shaver River, and thus can be degraded in the wetlands before
reaching the lake.
To determine whether nitrate indeed cornes from the degradation of RDX, isotopie analyses
have been performed. The isotopie results for nitrogen and oxygen suggest that the low nitrate
concentrations in groundwater from the confined aquifer are of natural origin, with an
important contribution of atmospheric NOx. However, the higher concentrations found in the
shallow aquifer are not of natural origin. Their isotopie ratios do not correspond to any source
documented in the literature. In the laboratory, RDX samples have been dissolved,
photodegraded and aerobically biodegraded to characterize the isotopic ratios of nitrate
coming from the degradation of RDX. The results show that aIl degradation processes cause a
strong isotopic fractionation, and that nitrate coming from RDX degradation forms a
characteristie isotopic field, whieh does not correspond to other documented sources. It seems
that the isotopic values from field groundwater samples from the shallow aquifer at CLA WR
represent a mixture of nitrate from the various degradation processes of energetie materials.


identifier: Bordet, Esther  (2007). Analyse structurale de l'île et de la plate-forme d'Anticosti, Québec.  Mémoire.  Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de la terre, 138 p.

subject:
analyse structurale
fracturation
faille
tectonique
roche paléozoïque
Anticosti

abstract:
L'Île d'Anticosti, dans le Golfe du Saint-Laurent au Québec, est constituée de dépôts de
rampe à plate-forme carbonatée de l'Ordovicien inférieur au Silurien inférieur qui
reposent en discordance sur le socle précambrien. Une analyse structurale dans l'ouest de
l'île a permis de caractériser les familles de fractures, les plis et les failles qui affectent les
strates subhorizontales de l'Ordovicien supérieur au Silurien inférieur. Les données de
terrain ont été intégrées à des données de carottes, de sismique et d'imagerie satellitaire.
Les relations temporelles et spatiales entre les éléments structuraux en surface et en sous-surface
de l'île, et ceux observés dans le Golfe du Saint-Laurent sont identifiées et
permettent de définir l'importance relative des différents éléments dans le système
pétrolier de l'Île d'Anticosti. Il s'agit également d'évaluer le rôle des éléments suivants
dans le développement de ces structures: 1) les orogenèses taconienne et acadienne; 2)
l'ouverture de l'océan Atlantique au Jurassique, puisque deux dykes associés à cet
événement affleurent sur l'île; 3) la réactivation de structures préexistantes; et 4) des
événements plus tardifs.
L'analyse statistique de la fracturation est combinée à une analyse géométrique afin
d'identifier les familles de fractures ainsi que leur chronologie relative. Quatre familles
sont présentes: un système orthogonal NS-EO, une famille N135-165, une famille N40-
70, ainsi que des fractures irrégulières et aléatoirement orientés. Le système orthogonal
s'est développé en premier lors d'un épisode extensif à l'Acadien précoce. Les failles
normales observées dans l'est de l'île pourraient être issues du même événement. La
famille de joints N135-165 est associée à la mise en place des dykes au Jurassique. Les
autres familles sont liées à des épisodes tectoniques dont l'âge pourrait être Dévonien
(orogenèse acadienne), Jurassique ou même Quaternaire dans le cas des joints irréguliers.
En sous-surface de l'île, des failles normales taconiennes sont identifiées en sismique.
D'autre part, des fractures de cisaillement indiquant un mouvement normal sont présentes
dans les carottes. Toutes ces structures affectent principalement la séquence de
l'Ordovicien inférieur à moyen et résultent de contraintes en extension dans la plateforme
à l'Ordovicien moyen-tardif lors de l'avancée des nappes taconiennes au sud.
L'analyse des linéaments en surface de l'île suggère la réactivation de structures
préexistantes, notamment de certaines failles taconiennes, lors d'un événement post-Silurien
précoce.
La Formation de Chicotte, au sud-ouest de l'île, est affectée par des séries de grands plis
ouverts d'axe O-SO. D'autres plis sont visibles en sismique dans le Golfe du Saint-Laurent,
à la fois dans le toit de la Formation de Jupiter et dans la série plus jeune que la
Formation de Chicotte. Ces plis sont associés aux déformations acadiennes au Dévonien
moyen.
La migration des hydrocarbures vers les roches mères en sous-surface de l'île a été
possible à l'Acadien car un réseau de fractures et de failles ordoviciennes existaient déjà.
De plus, la fracturation dans l'ensemble de la série sédimentaire a favorisé les
phénomènes de dolomitisation hydrothermale dans les roches mères, à l'origine d'une
porosité secondaire importante.