Fluvial sediment composition to reconstruct the trajectory of artificialized fluvial hydrosystems, case of the Upper Rhine (Rhinau island)
Composition des sédiments de plaines inondables pour reconstruire la trajectoire d’hydrosystèmes fluviaux anthropisés, cas du Rhin supérieur (île de Rhinau)
Résumé
During the last two hundred years, fluvial hydrosystems have been impacted by unprecedented engineering works, e.g., correction, canalization, as well as contaminant releases notably by industries, urban areas and agriculture. Knowing the trajectory of the chemical composition of water and fine sediments in rivers is essential for assessing the extent of contamination and the effects of environmental regulations enacted to combat water pollution. Geochemical analysis of well-dated fine sediments deposited in floodplains may allow this reconstruction, as most contaminants, including metals, bind to fine particles. Characterizing such deposits requires and interdisciplinary approach coupling geomorphological, geochemical and geochronological approaches. Combining planimetric (old maps) and hydrological information with dating methods (IRSL single grain, 137Cs, 210Pbxs) provides a robust sedimentary record. Major and trace elements analysis in the sediments show enrichments of metals (e.g., Pb, Zn, Cu), peaking around 1970s/80s. Since then, there has been a gradual decrease, probably as a result of the evolution of human activities in the upstream catchment and regulations aimed at reducing industrial and urban metal releases into the Rhine. This Rhine example illustrates the relevance of interdisciplinary studies of fluvial sedimentary archives to assess the impacts of human activities on large rivers over time, especially concerning the trajectory of metal pollution.
Au cours des deux cents dernières années les hydrosystèmes fluviaux ont été soumis à d’importantes pressions humaines. D’une part ils furent contaminés par d’importants rejets, notamment issus d’industries, de villes et de l’agriculture. D’autre part, ils furent fréquemment aménagés, avec par exemple des travaux de correction ou de canalisation. Connaitre la trajectoire de la composition chimique des sédiments fins des rivières est essentiel pour évaluer l’ampleur des contaminations et les effets des réglementations environnementales promulguées pour lutter contre la pollution hydrique. L’analyse géochimique et la datation d’alluvions fines déposées en zones inondables permet cette reconstruction, puisque la plupart des contaminants – dont les métaux – s’associent aux particules fines. La caractérisation de ces dépôts requiert une étude interdisciplinaire couplant des approches géomorphologiques, géochimiques et géochronologiques. La combinaison de données planimétriques (anciennes cartes) et hydrologiques avec des méthodes de datation (IRSL single grain, 137Cs, 210Pbxs) fournit un enregistrement sédimentaire robuste. Les concentrations en éléments majeurs et traces dans les sédiments montrent des enrichissements en métaux (par ex. Pb, Zn, Cu), qui atteignirent un pic dans les années 1970/80. Depuis, une diminution progressive résulte vraisemblablement des réglementations visant à réduire les rejets métalliques industriels et urbains dans le Rhin et de l'évolution des activités humaines dans le bassin versant amont. Cet exemple rhénan illustre l’intérêt de l’étude interdisciplinaire des archives sédimentaires fluviales pour l’évaluation des impacts des activités humaines sur les grands fleuves au cours du temps, en particulier en ce qui concerne les pollutions métalliques.