L’importance hydrogéologique et biogéochimique des apports souterrains d’eau en mer a récemment été mise en évidence. De nombreuses études à travers le monde ont en effet montré que ces apports peuvent rivaliser les apports fluviaux. Cependant, malgré la présence de plusieurs résurgences d’eau douce se déchargeant directement dans la mer, le littoral méditerranéen français a jusqu’ici été très peu étudié. Le littoral méditerranéen français accueillant de nombreuses métropoles et stations balnéaires, la connaissance de ces flux pouvant avoir un impact sur la qualité des eaux côtière est un réel enjeu. En effet de nombreuses activités dépendent de la qualité de ces eaux. De plus la croissance de la population le long de ce littoral a un impact sur la quantité et la qualité des eaux souterraines, et donc sur les apports à la mer.
L’utilisation de l’imagerie infrarouge thermique a permis la détection de plusieurs décharges d’eau « fraiche » dans la mer. Ces panaches ont été caractérisés à l’aide des isotopes du radium (223Ra, 224Ra, 226Ra, 228Ra). Ces radioéléments étant des descendants de l’uranium et du thorium, ils sont présents dans les eaux souterraines à des activités de deux ou trois ordres de grandeur supérieurs aux activités des eaux superficielles. Cela en fait un naturel traceur idéal pour confirmer la présence de flux puis pour quantifier ces flux.
Les différentes méthodes d’estimation des flux à l’aide de ces outils ont été utilisées et comparées au cours de cette étude. Les efforts se sont portés sur deux sites de géologies différentes : un littoral karstique, la Côte Bleue, et un étang côtier, l’étang de La Palme. Une étude de la variabilité temporelle de ces sites a été menée. Malgré leurs différences géologiques, ces deux sites d’étude présentent des flux de nutriments dus aux apports souterrains du même ordre de grandeur et supérieur (jusqu’à 20 fois) aux apports des fleuves locaux. Cette première étude de ces apports sur le littoral méditerranéen français a permis de mettre en évidence l’importance de ces flux. Des efforts supplémentaires devront être menés afin de quantifier les apports d’autres éléments (métaux, polluants…). |
The hydrogeological and biogeochemical importance of submarine groundwater inputs has recently been highlighted. Numerous studies around the world have shown that these contributions can challenge fluvial inputs. However, very few studies have been conducted along the French Mediterranean coastline despite the presence of several springs discharging directly into the sea. Many cities and resorts are located along the French Mediterranean coastline. This anthropogenic pressure may impact the quality of the coastal environment including coastal aquifers and coastal seas. The quantification of the fluxes associated with submarine groundwater discharge (water and chemical elements) is thus required in order to evaluate the impact of these fluxes on the quality of the marine environment. Moreover, these fluxes are often not considered in oceanic budgets.
Airborne thermal infrared images were acquired along the French Mediterranean coastline to locate several submarine groundwater discharge sites. Fresh water plumes have been characterized in situ by analyzing salinity and radium isotopes (223Ra, 224Ra, 226Ra, 228Ra). These radionuclides are produced within an aquifer by the decay of their sediment-bound U/Th series parent nuclides. Ra isotope activities are typically 2 – 3 orders of magnitude greater in groundwater than in surface waters. Ra isotopes are thus powerful tracers to characterize and quantify submarine groundwater discharge to the sea. We show a linear relationship between the thermal-impacted area and the water flux associated with the submarine groundwater discharge. This relationship may be used in order to quantify the flux of groundwater discharging into the sea using thermal infrared images.
Different methods have been used in this study in order to estimate the fluxes associated with submarine groundwater discharge (water, chemical elements). We focused on two different sites: a karstic coastline, Côte Bleue, and a coastal lagoon, La Palme lagoon. The temporal variability of these two sites has been investigated. The response time of the karstic aquifer of Côte Bleue has thus been estimated as approximately ten days. Despite their different geology, these two sites displayed similar nutrient inputs driven by submarine groundwater discharge. These inputs are similar and even greater (up to 20 times higher) than the local river inputs, except the Rhône River. The dissolved silica (DSi) inputs driven by terrestrial submarine groundwater discharge are between 4 and 23 times the DSi inputs driven by Huveaune River, a coastal river flowing in Marseille. Nitrates inputs driven by submarine groundwater discharge along this karstic coastline represent 0.8 – 5 times the nitrate inputs driven by Huveaune River.
The circulation of seawater through the sediments has also been studied. When the water flows into the sediment, the water interacts with the sediment and may extract the chemical compounds of the sediment that are transported into the coastal environment. We show that these fluxes can have a biogeochemical significance. Circulation of lagoon water through the sediment in La Palme lagoon represents DSi fluxes of 1900 (± 1700) mol d-1, one order greater than the DSi inputs driven by a karstic springs discharging in the lagoon (250 ±50 mol d-1).
We show that the nutrient fluxes driven by either by submarine groundwater discharge (direct inputs of groundwater) or the circulation of seawater through the sediments are significant. These fluxes exist all along the French Mediterranean coastline. This is in contrast with the rivers inputs which are local inputs. These fluxes need to be considered in the chemical oceanic budget (coastal seas and likely also in the ocean budgets). These nutrient fluxes may have an impact on the quality of the coastal waters and on the coastal ecosystems. |