MATIÈRES EN SUSPENSION ET QUALITÉ DE L’EAU

Les matières en suspension totales (MST) comprennent des particules organiques et minérales trasnportées dans la colonne d’eau. Les MST sont étroitement liées à l’érosion des terres et à l’érosion du lit des cours d’eau. Elles peuvent présenter des variations extrêmes, allant de 5 mg/L à 30 000 mg/L dans certains cours d’eau. La valeur des MST est non seulement une mesure importante de l’érosion dans les bassins hydrographiques, mais elle est aussi étroitement liée au transport par le réseau fluvial d’éléments nutritifs (plus particulièrement le phosphore), de métaux et d’un large éventail de produits chimiques industriels et agricoles.

Dans la plupart des cours d’eau, les MST sont principalement formées de petites particules minérales. Elles correspondent souvent à la mesure de la turbidité, qui n’est généralement pas mesurée précisément. Un taux élevé de MST (>1000 mg/L) peut avoir une grande incidence sur l’utilisation de l’eau en limitant la pénétration des rayons solaires et peut diminuer la durée de vie utile du réservoir à cause de la sédimentation des particules en suspension. La teneur en MST et les fluctuations sur ce plan influent sur les organismes aquatiques, depuis le phytoplancton jusqu’aux poissons. Les MST, en particulier quand les particules en cause sont petites (< 63 m), transportent bien des substances qui sont dangereuses ou toxiques. Par conséquent, les particules en suspension sont souvent le principal véhicule de ces polluants vers les lacs et les zones littorales des océans, où ils se déposent . Dans les cours d’eau, les lacs et les zones côtières, ces fines particules représentent une source de nourriture pour les organismes filtreurs qui font partie de la chaîne alimentaire, entraînant une bioamplification des polluants chimiques chez le poisson et, en bout de ligne, chez l’humain. Toutefois, dans les lacs profonds, le dépôt de fines particules permet l’enlèvement efficace de polluants des eaux susjacentes en les enfouissant dans les sédiments du fond. Dans les bassins hydrographiques où l’érosion constitue un problème majeur, les solides en suspension peuvent recouvrir le lit du cours d’eau, détruisant l’habitat du poisson.

On calcule l’apport en sédiments, exprimé en tonnes/km²/an¹, en divisant la charge annuelle totale de MST (tonnes) par la superficie du bassin hydrographique (km²). L’apport en sédiments est un indicateur clé de l’érosion des terres. La charge annuelle moyenne des sédiments transportés vers les océans de la planète varierait, selon les estimations, entre 15 et 30 milliards de tonnes (voir les réf. 5, 6 et 7).

L’énorme charge solide (de sédiments) arrivant dans les océans de l’Asie du Sud-Est représente les deux tiers de la charge totale de sédiments transportés vers les océans. Cette situation résulte de la combinaison de facteurs liés à l’activité tectonique, à des précipitations abondantes, à un relief local très prononcé avec des pentes abruptes, et à des sols érodables, notamment la ceinture de loess du nord de la Chine. Le Huang He (le fleuve Jaune) produit 1 080 million de tonnes de sédiments par année; le cas du Chang Jiang (Yang-Tsé ou fleuve Bleu) 480, le Gange 460 et le Brâhmapoutre 710. La construction de réservoirs (sur l’Indus, et un barrage futur sur le Yang-Tsé) peut faire varier ces chiffres dans l’avenir. En comparaison, le bas relief, les faibles précipitations et le permagélisol contribuent à réduire grandement la turbidité et la charge de sédiments dans les cours d’eau de Sibérie (environ 15 millions de tonnes pour chacun des cours d’eau suivants : Ob, Yenissei et Lena) (voir la réf. 7).

La série chronologique des charges instantanées de MST (kg/s) fournit des données utiles sur le comportement des fleuves ou rivières. Comme la concentration des matières en suspension totales est en partie liée au débit, la charge de MST augmente parallèlement à l’accroissement du débit. Dans bien des rivières et fleuves, la quantité de sédiments (solides) transportés (la charge) peut varier de plus de trois ou quatre ordres de grandeur durant l’année. Le Huang He, en Chine, illustre bien cette relation.

Comme pour la plupart des fleuves ou rivières, les charges maximales de MST dans le Rhin ne se produisent que durant de courtes périodes (quelques jours), et souvent elles peuvent passer inaperçues si les échantillonnages sont effectués une ou deux fois par mois seulement. Cette situation peut mener à des erreurs importantes dans le calcul du transport des sédiments.

En général, les concentrations de matières dissoutes totales (MDT) sont inversement proportionnelles au débit fluvial (Q). Cette relation est le résultat du mélange d’eaux souterraines contenant plus de minéraux qui dominent pendant la période où l’on enregistre un débit de base, avec les eaux de ruissellement, qui sont plus diluées. Ce rapport inversement proportionnel est observé sur les graphiques où l’on présente la variation saisonnière des MDT en fonction du débit correspondant. Les variations relatives peuvent être très grandes, allant de 30 % pour les rivières ou fleuves ayant une faible teneur en MDT (Sagami, Tennessee) à 200 % ou même à 400 % pour les cours d’eau plus salés (Èbre, Murray). Les MDT peuvent augmenter proportionnellement au débit (Q) dans les régions arides, où il peut y avoir lessivage des dépôts de sels au moment des crues.