La série de conférences en hydrogéologie

RÉSUMÉ

Le manganèse est présent naturellement à différentes concentrations dans les eaux souterraines du Québec. Il s’agit d’un nutriment essentiel à la santé humaine. Cependant, il peut également s’avérer neurotoxique lorsqu’il est présent en excès dans l’organisme. L’étude épidémiologique s’est penchée sur la relation entre l’exposition au manganèse via l’eau potable et les habiletés intellectuelles des enfants. Les résultats montrent un écart de 6,2 point de QI entre les enfants du quintile le plus exposé comparativement au quintile le moins exposé. Ces résultats ont été observés à des concentrations de manganèse bien en-dessous de la recommandation de l’Organisation mondiale de la santé qui se situe à 400 microgrammes par litre. Nous estimons que les limites d'exposition au manganèse dans l'eau potable devraient être reconsidérées à la baisse.

RÉSUMÉ

It is necessary to understand the presence, movement, and persistence of contaminants in aquifers in order to develop adequate protection plans for groundwater resources. Fractured bedrock aquifers with thin overburden cover are particularly sensitive to contamination, and little is known about transport processes from the ground surface to depth in this setting. This lecture will describe research undertaken at a field site in eastern Ontario to improve the understanding of agricultural impacts on water quality in a natural fractured bedrock aquifer with minimal overburden cover. The temporal and spatial variations of several contaminants and indicators (including nitrate and E. coli) were examined. Also, a unique infiltration tracer experiment was conducted to simulate the transport of solutes from the ground surface to wells. Results showed that the temporal variability of nitrate and E. coli concentrations is an important consideration for those drinking groundwater in this setting, as concentrations may be acceptable one month while unsuitable another month (or even another day for fecal bacteria). The infiltration tracer experiment illustrated that solute transport from the ground surface through thin soil to wells in fractured bedrock can be extremely rapid (on the order of hours). This is an important consideration for private and municipally-owned drinking water systems that draw water from shallow bedrock aquifers. Indeed, protecting water at the source is imperative to preserve water quality in sensitive fractured bedrock aquifers with minimal overburden cover.

RÉSUMÉ

L'océan côtier attire particulièrement mon attention car il joue en effet un rôle prépondérant sur les cycles biogéochimiques globaux. En effet, c’est une zone qui est non seulement soumise à d’importants apports continentaux à l’origine d’une forte production biologique, mais qui est aussi directement soumis aux perturbations anthropiques. Entre continent et océan, on considère souvent les fleuves comme la principale voix d’échange de carbone, de nutriments, ou de divers contaminants organiques ou inorganiques. Cependant, il existe une autre source d'apports plus diffuse et commune en domaine littoral: les décharges d’eau souterraine. Ces décharges, qui se font par suintement, connectent directement les aquifères côtiers à l’océan via de véritables estuaires souterrains invisibles. Elles sont une voix de transport et de transformation pour le carbone, les nutriments et les contaminants encore négligée et mal évaluée, particulièrement dans les régions nordiques.

Quels sont les processus biogéochimiques mis en place dans ces zones de mélanges invisibles? Comment quantifier les échanges souterrains entre continent et océan? Comment prédire le devenir de ces échanges et leurs impacts sur la santé des écosystèmes adjacents dans la perspective des changements globaux? Telles sont les questions que j’aborde dans le cadre de la Chaire de recherche.

RÉSUMÉ

Rapid warming and thawing of continuous and discontinuous permafrost is an important component of changes being observed in cold-regions hydrology. Although difficult to observe and measure, subsurface freezing and thawing involve complex feedbacks between the frozen subsurface, groundwater, and surface flow systems. A new numerical groundwater model, SUTRA 3.0, was developed to try and elucidate some of these processes. This code, based on the U.S. Geological Survey SUTRA model for coupled groundwater flow and heat transport, simulates freezing and melting of groundwater, including proportional heat capacity and thermal conductivity of water and ice, decreasing permeability due to ice formation, and latent heat effects. The model code is verified by correctly simulating an analytical solution for ice formation and matching field data from a northern peatland. A Tothian-type hillslope model is used to show the potential influence of groundwater flow in accelerating the rate of permafrost melting.