Eau

La qualité de l’eau

Question :

Quelle quantité de sédiments y aura-t-il dans l’eau après que des enfants auront joué sur la plage? La présence de sédiments modifie-t-elle la qualité de l’eau au point de faire changer sa cote?

Réponse :

Wow! Ta question est très pertinente! Lorsque nous pensons à la pollution de l’eau, nous pensons aux produits chimiques contenus dans l’eau. Cependant, le sédiment sur le sol qui se retrouve dans l’eau pendant les tempêtes de pluie ou qui est remis en suspension par l’homme ou la nature est en fait une forme de pollution en soi, étant donné qu’il peut avoir une répercussion sur la qualité de vie des poissons et la pénétration de la lumière, ou peut simplement ne pas être très beau à regarder. En fait, ce sont les particules des sédiments qui contiennent souvent la plupart des polluants, étant donné qu’ils représentent une surface à laquelle les produits chimiques et les bactéries peuvent s’attaquer. Donc oui, les sédiments au fond des lacs et des rivières qui remontent à la surface ou qui s’y retrouvent par l’eau de ruissellement après une tempête de pluie ont une incidence sur la qualité de l’eau. C’est pourquoi il est très important dans le cadre des programmes de surveillance de la qualité de l’eau d’évaluer le risque pour la vie aquatique et humaine.

- Ian Droppo

 


 

L’eau de Pâques

Question :

Que contient l’eau de Pâques? J’en ai gardé dans mon garage, non-chauffé, depuis plus de 10 ans et jamais elle n’a gelé. Ce matin, il ne restait, au fond de mon pot, que des cristaux d’un sel dont j’ignore le contenu. Serait-ce la clé qui expliquerait les vertus de l’eau de Pâques?

Réponse :

Merci pour votre question. En fait, depuis presque 30 ans travaillant en météo, c’est la première fois que j’aie eu cette question. L’eau de Pâques est utilisée pour bénir une maison et pour protéger toute la maisonnée des malheurs éventuels. Cette eau est de l’eau douce d’une rivière. Dans cette eau, il y a des minéraux naturels avec très peu de sel. Alors je n’ai pas une explication de pourquoi cette eau n’a pas gelée dans le garage en hiver. De plus, dépendant la quantité de l’eau, elle aurait dû s’évaporer beaucoup plus vite que 10 ans. Autant que la science essaie d’expliquer la façon que les choses marchent, on n’a pas les réponses à tout.

- René Brunet

 


 

Couches de glace

Question :

Bonjour, Je cherche un document qui explique le processus de formation et de croissance des couches de glace dans un lac, dans une rivière et dans les océans (eau salée). L’objectif est d’étudier la capacité portante des différents types de couches de glace. Merci.

Réponse :

Bonjour. Un certain nombre de publications pourraient vous être utiles. Elles expliquent le processus de formation de la glace dans des eaux douces et salines en mouvement, ainsi que la capacité portante de la glace. La plupart de ces publications devraient être disponibles à l’Institut canadien de l’information scientifique et technique (la bibliothèque scientifique nationale) du Conseil national de recherches du Canada (CNRC), sur des sites Internet de conférences ou auprès de détaillants en ligne.

Pour les conditions des glaces de rivières et de lacs, River and Lake Ice Engineering, de George D. Ashton, éditeur (Water Resources Publications) est généralement l’ouvrage le plus souvent consulté par les ingénieurs.

Pour ce qui est de la glace saline, la référence suivante pourrait s’avérer utile :

On Sea Ice, W.F. Weeks, (University of Alaska Press)

En ce qui a trait à la capacité portante, L.W. Gold fait figure de pionnier pour une grande partie de la recherche dans ce domaine, notamment pour le transport sur des surfaces de glace. Mise à part la recherche qu’il a effectuée dans le cadre de son travail au Conseil national de recherches du Canada, il a également publié un livre intéressant, The Canadian Habbakuk Project, qui décrit la recherche menée en temps de guerre sur les terrains d’aviation flottants, aménagés sur la glace. Voici certaines références :

GOLD, L.W., « Field study on the load bearing capacity of ice covers », Woodlands Review, Pulp & Paper Magazine Canada, Vol. 61, p. 153-154, 156-158, 1960

GOLD, L.W., « Use of Ice Covers for Transportation », Can. Geotech. J., Vol. 8, p. 170-181, 1971

D.M. Masterson est l’auteur de nombreuses publications pertinentes quant à la capacité portante, notamment :

MASTERSON, D.M. (2009) « State of the art of ice bearing capacity and ice construction ». Cold Regions Science and Technology, Volume 59, p. 99-112, doi:10.1016/j.coldregions.2009.04.002.

MASTERSON, D.M. et YOCKEY, K.E. (2000), « Field Strength Properties of a Flooded Sea Ice Road », Proc. ISOPE, Paper 2000-JSC-146, Seattle, États-Unis.

Le site Web du CRREL des États-Unis offre de nombreux documents sur la capacité portante, dont plusieurs par Nevel : http://www.crrel.usace.army.mil/library/technicalpublications.html.

Enfin, les nouvelles exigences pour les structures en mer dans l’Arctique de la norme ISO 19906 comportent un chapitre sur l’ingénierie des glaces, qui contient des lignes directrices sur la capacité portante pour des routes, notamment sur la glace.

J’espère que ces renseignements vous seront utiles.

- Anne Barker

 


 

L’eau douce vs. l’eau salée

Question :

À l’embouchure d’un grand cours d’eau comme le Saint-Laurent ou le Mississippi, où l’eau douce rencontre l’eau salée, existe-t-il une zone où le ratio d’eau douce par rapport à l’eau salée ne convient à aucun organisme dulcicole ou marin et existe-t-il un organisme qui peut survive dans de l’eau douce pure, de l’eau salée pure ou les deux?

Réponse :

Les endroits où les cours d’eau douce se déversent dans l’océan s’appellent des estuaires et ils constituent des milieux présentant des défis pour de nombreux types d’animaux aquatiques. Les estuaires sont toutefois des milieux riches en éléments nutritifs qui peuvent renfermer de nombreux refuges, et ils peuvent donc constituer des habitats très importants pour les poissons et les invertébrés. Ceci est possible parce que le changement des conditions du milieu d’eau douce aux conditions du milieu marin se produit typiquement de façon graduelle plutôt qu’abrupte. Ce gradient de conditions de plus en plus salées peut s’étendre sur quelques centaines de mètres dans certains petits estuaires à des dizaines ou même des centaines de kilomètres dans les grands estuaires comme ceux du Saint-Laurent et du Mississippi, où les eaux sont légèrement plus douces (moins salées) qu’en pleine mer. De plus, l’eau douce étant moins dense que l’eau salée, il existe un gradient de profondeur puisque les eaux de surface d’un estuaire sont habituellement moins salées que les eaux profondes. L’effet des marées doit aussi être pris en compte, car les eaux plus salées entrent dans l’estuaire et souvent dans le cours d’eau quand la marée monte, puis sortent de l’estuaire quand la marée descend. Pris ensemble, ces facteurs signifient qu’il se produit des changements graduels dans les conditions aquatiques dans essentiellement tous les estuaires.

Le fait que la transition vers la salinité est graduelle signifie que chaque poisson et chaque invertébré a rarement besoin de passer abruptement d'un extrême de conditions marines à un extrême de conditions fluviales. De plus, un grand nombre d'espèces de poissons et d'invertébrés peuvent tolérer une vaste gamme de salinités. Une espèce peut préférer une salinité particulière, mais elle peut performer presque aussi bien dans une gamme de conditions tant plus salées que moins salées que la condition préférée ou optimale. Ainsi, lorsqu'un organisme sort d'un estuaire et passe de conditions entièrement fluviales à des conditions entièrement marines, il traverse un gradient de conditions environnementales et un gradient d'espèces de poissons et d'invertébrés. Des espèces d'eau douce très peu tolérantes de la présence de sel dans leur milieu de vie peuvent être présentes loin en amont dans le fleuve. Leur abondance chute lorsque le point d'influence des eaux marines est atteint, et l'abondance des espèces principalement d'eau douce ayant un certain niveau de tolérance de sel dans leur milieu de vie augmente jusqu'au point où elles sont dominantes. Toutefois, les espèces marines qui peuvent tolérer de faibles niveaux de salinité commencent aussi à se manifester, même dans des conditions proches de l'eau douce. Ces espèces deviennent de plus en plus abondantes à mesure que l'on s'éloigne de l'embouchure du fleuve, et de plus en plus d'espèces marines se manifestent. De fait, il existe très peu d'espèces de poissons et d'invertébrés dont la répartition est uniquement estuarienne. Au contraire, une partie du cycle de vie d'un très grand nombre d'espèces est étroitement liée aux conditions de production élevée des estuaires, soit comme aires d'alimentation des adultes, nourriceries pour les larves et les juvéniles ou importantes haltes de migration, comme dans le cas du saumon. Le saumon est un grand migrateur tout au long de son cycle de vie : il naît en eau douce et descend jusqu'à la mer en traversant le milieu estuarien, puis il refait le chemin à l'inverse pour retourner à l'endroit où il est né pour y frayer.

- Jake Rice

 


 

Le moment où l’eau gèle dans les lacs

Question :

Quels types de bactéries affectent le moment où l’eau gèle dans les lacs de l’Ouest du Canada et pourquoi?

Réponse :

C’est une question très intéressante! Même si les organismes biologiques peuvent influer sur un grand nombre de phénomènes physiques (lutte contre l’érosion), chimiques (transformation chimique, biorestauration) et biologiques (biofilms) dans les écosystèmes aquatiques, leur rôle dans la prise de la glace ou la durée de la période de gel serait minime ou nul. En eaux froides, la plupart des bactéries sont en dormance, ou bien meurent ou voient leur métabolisme diminuer. Certaines bactéries peuvent contribuer à la formation de cristaux de glace (p. ex. le Pseudomonas syringae), mais le phénomène ne se produit souvent que dans l’eau de pluie ou dans les pellicules d’eau s’accumulant sur les brins d’herbe.

- Ian Droppo


L'acidification

Question :

Les océans sont-ils plus vulnérables à l’acidification que les lacs et les rivières en raison de leur pH?

Réponse :

Merci de votre question.

En général, le pH des océans devrait varier moins que le pH des lacs et des rivières, mais la réponse n’est pas un simple « oui » ou « non » puisque la capacité des lacs et des rivières d’amortir les ions hydrogène (H+) varie considérablement. C’est ce que mesure le pH; plus les ions H+ sont nombreux, plus le pH est faible.

Au cours des dernières décennies, l’acidification de l’eau découle principalement de l’augmentation du CO2 atmosphérique. Le taux de fluctuation du CO2 dans un plan d’eau varie en fonction de la chimie de l’eau, de la superficie du plan d’eau par rapport à sa profondeur et, en particulier, de la présence de carbonates dans l’eau. Quel est le lien entre le CO2 et le pH? Si vous laissez un verre d’eau distillée sur le comptoir de votre cuisine, du CO2 présent dans l’air se dissoudra dans l’eau. Le CO2 se combine à l’eau (H2O) pour former de l’acide carbonique (H2CO3), qui peut ensuite se dissocier en ions H+ et HCO3- (bicarbonate) d’abord, puis en ions H+ et CO32- (carbonate). Ces deux dissociations produisent les ions H+ qui font baisser le pH de l’eau et elles expliquent pourquoi le pH d’une eau pure en contact avec l’atmosphère n’est pas neutre (pH de 7), comme nombre de personnes le croient, mais plutôt légèrement plus bas (pH d’environ 5,6).

Ainsi, le pH de l’eau varie principalement en fonction des fluctuations du CO2 et de ses formes connexes (H2CO3, HCO3- et CO32-). Aujourd’hui, le CO2 qui pénètre dans les océans, les lacs et les rivières provient principalement de l’air ambiant. La superficie d’un plan d’eau par rapport à sa profondeur constitue le principal facteur qui a une incidence sur la vitesse de dissolution du CO2 dans le plan d’eau et la vitesse à laquelle le CO2 modifie le pH de ce plan d’eau. Le pH du lac Supérieur varierait plus lentement que le pH du lac Winnipeg si la dissolution du CO2 dans l’eau était le seul processus important.

Toutefois, dans les bassins hydrographiques où il y a météorisation du calcaire (CaCO3), comme dans de nombreuses régions de l’ouest du Canada, il y a un apport d’ions CO32- dans les plans d’eau et ces ions participent aux réactions susmentionnées et retirent efficacement les ions H+ de l’eau. Le pH de ces plans d’eau résiste beaucoup plus au changement que le pH des lacs du Bouclier canadien, où les bassins hydrographiques sont constitués principalement de granit, une roche qui s’altère beaucoup plus lentement que le calcaire et qui donne lieu à un apport très faible d’ions CO32- dans l’eau. Les océans sont riches en carbonates en raison de l’altération des continents et d’un temps de séjour très long.

Le CO2 (principalement sous la forme d’ions HCO3-) est retiré de l’eau par les algues dans le cadre de la photosynthèse. Ce processus a une incidence sur le pH, mais il est rapide et du CO2 peut retourner dans l’eau lorsque les bactéries décomposent les algues mortes. Les algues qui se retrouvent enfouies de façon permanente dans les sédiments entraînent avec elles le CO2 utilisé pour constituer leur biomasse. Les gisements de pétrole et de gaz sont le résultat à très long terme de cet enfouissement et de cette décomposition.

-Leland Jackson

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