Soutenance de thèse: Eléa CRAYOL (06 NOVEMBRE 2023)
Centre: UMR SPE
Projet: GEM
Discipline : Sciences de l'Univers et mention: Terre solide: géodynamique des enveloppes supérieures, paléobiosphère
Titre de la thèse: Anthropisation des flux d'eau souterraine et trajectoire environnementale des hydrosystèmes littoraux lagunaires méditerranéens, approche géochimique, isotopique et socio-hydrogéologique sur des sites corses et italiens
Résumé vulgarisé:
Les lagunes méditerranéennes, fournissent des biens et services écosystémiques dont les sociétés humaines tirent profit. Ces socio-hydro-éco-systèmes sont la plupart du temps dépendants des eaux souterraines, cependant leur fonctionnement hydrogéologique, essentiel à leur gestion, est encore trop peu connu. L'anthropisation des bassins versants, représente l'une des plus fortes pressions sur les lagunes et augmente leur vulnérabilité, notamment par les polluants qui s'y déversent via les eaux souterraines et de surface. La prise en compte des eaux souterraines comme un système inertiel ayant la capacité d’archiver des polluants et de les restituer au milieu naturel n'est pas encore appréhendé par les gestionnaires des ressources en eau.
Dans ce cadre, cinq hydrosystèmes lagunaires méditerranéens ont été étudiés (Biguglia, Arasu, Santa Ghjulia et Balistra pour la Corse, Le Cesine pour l’Italie), au moyen d’une approche multi-traceurs et transdisciplinaire. Les traceurs géochimiques et les isotopes stables de la molécule d’eau (δ18OH2O et δ2HH2O) ont contribué à la caractérisation de la qualité hydrochimique des eaux, ont permis de préciser les conditions de recharge et le taux d’évaporation dans les lagunes et enfin de développer des modéles de mélange pour quantifier la contribution des eaux souterraines aux lagunes. L’estimation semi-quantitative des temps de résidence des eaux souterraines (âge de l’eau) a été réalisée grace à la mesure des temps de séjour par le tritium (3H). L’origine des sources de pollutions azotées dans les masses d’eau a été identifiée à l’aide des isotopes stables du nitrate (δ15NNO3 et δ18ONO3) et a aussi permis d’estimer, en reliant avec l’âge de l’eau donnée par le 3H, l’évolution temporelle des legs nitratés ; enfin les polluants organiques émergents (EOCs) ont permis de statuer sur l’état qualitatif des masses d’eau et d’identifier les sources de pollutions menaçant les eaux souterraines et les hydrosystèmes associés.
Pour l’hydrosystème de Biguglia, l’approche socio-hydrogéologique a mis en évidence une pollution à double origine, agricole et domestique dans toutes les masses d’eau. L’analyse des EOCs a révélé la présence de molécules incluant des pesticides et des produits domestiques, avec des concentrations dépassant parfois les normes européennes de qualité de l’eau, également la présence de molécules interdites depuis plusieurs décennies. Grâce à l’enquête de terrain, la pollution agricole a été identifiée comme étant très locale mettant en évidence la capacité d’archivage de l’aquifère, tandis que la pollution domestique est plus diffuse, et attribuée aux effluents d’eaux usées et aux fosses septiques. Les polluants domestiques présentent des temps de résidence plus courts au sein de l’aquifère, ce qui indique des apports continus, liés aux habitudes de consommation de la population locale.
Une étude hydro-écologique a été menée sur trois petits hydrosystèmes du sud de la Corse. L’urbanisation rapide et sporadique des bassins versants d’Arasu et Santa Ghjulia est à l’origine de flux de pollution nitratés notamment, d’origine domestique provenant d’effluents d’eaux usées. D’un point de vue écologique ces impacts engendrent une dominance des dinoflagellés, l’émergence d’espèces tolérant le stress parfois potentiellement toxiques, l’augmentation des blooms phytoplanctoniques et des modifications des cycles saisonniers dans les lagunes.
Enfin la méthodologie croisant les investigations hydrogéologiques avec l’enquête de terrain a été transposée sur la lagune de Le Cesine, un écosystème totalement tributaire des eaux souterraines au sud de l’Italie. Les signatures des isotopes de l’azote indiquent une pollution d’origine agricole, majoritairement issue de l’utilisation d'engrais à base de fumier en lien avec la culture intensive et historique des oliviers, mettant en évidence la capacité d’archivage des eaux souterraines sur le site
L’ensemble de ces résultats apportent des connaissances nouvelles sur le fonctionnement hydrogéologique des écosystèmes tributaires des eaux souterraines de Méditerranée, elles permettent de bien mettre en avant la nécessité de prendre en considération les masses d’eau souterraines pour déterminer l’origine et quantifier les flux de pollutions anthropiques et les menaces associées sur les GDEs côtiers. Ces travaux constituent une solide base scientifique et transdisciplinaire pouvant appuyer les politiques publiques et les gestionnaires locaux dans la mise en place de mesures de gestion durables et adaptées aux zones humides de Méditerranée.
MOTS-CLÉS : Hydrosystèmes côtiers · Lagunes · Socio-hydrogéologie · Approche transdisciplinaire · Polluants émergents · Gestion durable et intégrée des zones humides
Riassuntu vulgarizatu :
E lagune mediterranee furniscenu beni è servizii di l'ecosistema da quale beneficianu e società umane. Issi sucio-idro-ecosistemi sò a maiò parte di u tempu dipindenti di l'acqua di terra, ma u so funziunamentu idrogeologicu, essenziale per a so gestione, hè ancu troppu pocu cunnisciutu. L'antropizazione di i bacini idrografici rapprisenta una di e più grandi pressioni nantu à e lagune è aumenta a so vulnerabilità, in particulare per via di l'inquinanti chì scorri in elli via l'acqua sotterranea è di superficia. A cunsiderazione di l'acqua sotterranea cum'è un sistema inerziale cù a capacità d'archivià i contaminanti è di rinvià à l'ambienti naturali ùn hè micca ancu capitu da i gestori di risorse d'acqua.
In stu cuntestu sò stati studiati cinque idrosistemi lagunari mediterranei (Biguglia, Arasu, Santa Ghjulia è Balistra per a Corsica, Le Cesine per l’Italia), cù una dimarchja multitraccia è transdisciplinaria. Indìzii geochimici è isotopi stabili di a molècula d'acqua (δ18OH2O et δ2HH2O) anu cuntribuitu à a caratterizazione di a qualità idrochimica di l'acqua, anu permessu di specificà e cundizioni di ricarica è a rata di evaporazione in e lagune è infine di sviluppà mudelli di mìschiu per quantificà a cuntribuzione di l'acque sotterranee à e lagune. A stima semi-quantitativa di i tempi di residenza di l'acquae sotterranee hè stata misurata da u tritium (3H). L'origine di e surghjenti di a contaminazione di nitrogenu in i diversi corpi d'acqua hè stata identificata cù isotopi stabili di nitrati (δ15NNO3 et δ18ONO3) è hà ancu permessu di identificà, liendu cù l'età di l'acqua data da 3H, l'evoluzione tempurale di i legati di nitrati; infine, i contaminanti organici emergenti (EOC) anu permessu di decide di u statu qualitatiu di i corpi d'acqua è di identificà e surghjenti di inquinamentu minaccianti di l'acqua freatica è di l'idrosistemi assuciati.
Per l'idrosistema di Biguglia, l'approcciu socio-idrogeologicu mette in risaltu una inquinazione di duplice origine, agricula è domestica in tutti i corpi d'acqua. L'analisi di l'EOC hà revelatu a prisenza di molécule cumpresi i pesticidi è i prudutti di a casa, cù cuncentrazioni chì a volte superanu i standard europei di qualità di l'acqua, ancu a prisenza di molécule pruibita da parechji decennii. Grazie à l'indagine di campu, a contaminazione agricula hè statu identificatu cum'è assai lucali mette in risaltu a capacità di archiviu di l'acquiferu, mentri a contaminazione domestica hè più diffusa è attribuita à l'effluent d'acqua residuale è a fossa settica. I contaminanti domestici anu tempi di residenza più brevi in ??l'acquiferu, chì indica inputs cuntinui, ligati à l'abitudini di cunsumu di a pupulazione lucale.
Un studiu idroecologicu hè statu fattu nant'à trè picculi idrosistemi in u sudu di a Corsica. L'urbanisazione rapida è sporadica di i bacini di Arasu è di Santa Ghjulia hè a surghjente di i flussi, di inquinamentu domesticu da e scariche d'acqua. Da un puntu di vista ecologicu, sti impatti portanu à una duminenza di i dinoflagelati, à l'emergenza di spezie tolleranti à u stress à volte potenzialmente tossiche, à un aumentu di i fiori di fitoplancton è à i cambiamenti di i cicli staghjunali in e lagune.
Infine, a metodulugia chì combina l'investigazioni idrogeulogiche cù l'indagine di u campu hè stata trasposta à a laguna di Le Cesine, un ecosistema totalmente dipendente di l'acque sotterranee in el sudu di l’Italia. E signature isotopi di nitrogenu indicanu a contaminazione di l'urìgine campagnolà, soprattuttu da l'usu di fertilizzanti basati in pattume cù u cultivo intensivu è storicu di l'alivi, chì mette in risaltu a capacità d'archiviu di l'acque sotterranee in u situ.
Tutti issi risultati furniscenu cunniscenze novi nantu à u funziunamentu idrogeologicu di l'ecosistema dipendente da l'acqua di u Mediterraniu, permettenu di mette in risaltu l'esigenza di piglià in contu e massi d'acqua freatica per determinà l'origine è quantificà i flussi di a contaminazione antrupugenica è e minacce assuciate pè i GDE custieri. Stu travagliu custituisce una solida basa scientifica è transdisciplinaria chì pò sustene e pulitiche publiche è i gestori lucali in a messa in opera di misure di gestione à longu andà adattate à i zoni umidi mediterranei.
PAROLE CHIAVE : Idrosistemi costiere · Stagni · Socio-idrogeulugia · Approcciu transdisciplinariu· Inquinanti emergenti · Gestione sustenibile è integrata di e zone umide
La soutenance aura lieu le lundi 6 novembre à 13H30, amphi Ribellu, FLLASHS, campus Mariani
En savoir plus: Résumé scientifique
Lundi 06 novembre 2023 à 13h30