Composition chimique des eaux drainant un écosystème de páramo équatorien : étude de cas dans la Réserve de l’Antisana (Jatunhuyacu)

Details

Supervisors

Delmelle, Pierre

Faculty

Faculté des bioingénieurs

Degree label

Master [120] : bioingénieur en gestion des forêts et des espaces naturels

Abstract

Dans ce travail, nous nous sommes penchés sur la composition chimique des eaux de surface (cours d’eau principal (MW) et ses affluents (AW)) qui drainent un écosystème de páramo équatorien, dans le petit bassin versant (15,87 km2) de Jatunhuyacu, situé dans la Réserve Ecologique de l’Antisana, au sud-est de Quito. Les páramos sont des écosystèmes de hautes altitudes que l’on retrouve principalement dans les Andes. Leurs conditions géographique et climatique particulières leur confèrent des propriétés et fonctions uniques. Ils jouent un rôle important dans le stockage du carbone organique et assurent la majeure partie de l’approvisionnement en eau de métropoles équatoriennes, comme Quito ou Cuenca. Depuis quelques décennies, ils sont sujets à des changements. D’une part, l’activité anthropique croissante et d’autre part, les changements climatiques globaux exercent une pression sur ces écosystèmes fragiles, menaçant de mettre à mal les services écosystémiques rendus. L’hydrologie des páramos est peu connue ; une meilleure compréhension de celle-ci semble indispensable dans le but d’assurer une gestion adéquate de ces milieux. Les eaux du bassin versant de Jatunhuyacu, qui drainent une région volcanique active, sont caractérisées par des concentrations en éléments majeurs dissous relativement faibles ; la TDS (Total Dissolved Solids) varie dans une gamme étroite de valeurs (95 - 203 mg/L) et correspond aux compositions rapportées pour la plupart des rivières du monde. Les eaux sont de type bicarbonate et aucun cation ne domine la composition. Néanmoins, les eaux de Jatunhuyacu se distinguent par des concentrations en Si dissous particulièrement élevées, de l’ordre de 19 à 35 mg/L. Celles-ci témoignent vraisemblablement de l’altération de matériaux volcaniques jeunes et riches en Si ; il s’agit probablement de dépôts de téphra mis en place par les éruptions volcaniques durant l’Holocène et présentant une composition andésitique à dacitique. Un apport de Si dissous d’origine hydrothermale est exclu. Le calcul de la spéciation des eaux via le modèle géochimique PHREEQC indique systématiquement la saturation vis-à-vis de la silice amorphe. Sur base des valeurs de TSS (Total Suspended Solids) dans le MW qui sont nettement inférieures à celles de TDS, nous postulons que le régime d’altération dans le bassin versant de Jatunhuyacu est limité par le transport. La composition des eaux du MW évolue d’amont vers l’aval (sur une distance de ~4 km qui sépare le premier point du MW de l’exutoire). Les résultats de calculs de mélange effectués avec PHREEQC suggèrent que ceci est principalement le résultat d’apports supplémentaires en eau au MW. Ces apports ne sont pas visibles et il pourrait s’agir d’écoulements hypodermiques. Par ailleurs, les changements de composition observés suite à un évènement pluvieux traduisent un effet de dilution. Il y aurait aussi un effet du runoff sur l’altération et/ou un relargage d’éléments à partir des sols. Les flux d’éléments chimiques exportés (28.382 - 37.165 t.km-2.an-1) et la consommation de CO2 atmosphérique par l’altération (2.3-3.9 × 105 mol.km-2.an-1) sont supérieurs aux moyennes mondiales. Les flux de TDS sont comparables à ceux rapportés pour d’autres rivières drainant des páramos andins, ou des bassins versants dans d’autres régions volcaniques. La consommation de CO2 est comprise dans des intervalles de valeurs correspondant à des terrains andésitiques dans d’autres régions du monde.