Mineral saturation states in natural waters and their sensitivity to thermodynamic and analytic errors. Etat de saturation des minéraux dans les eaux naturelles et sensibilité des tests aux données thermodynamiques et aux erreurs analytiques

Résumé En Fr

Saturation indices computed with WATEQ4F for chemical analyses from a groundwater in crystalline bedrock and a surface water receiving acid mine drainage are frequently at or above saturation with respect to calcite, fluorite, barite, gibbsite and ferrihydrite. Deep granitic groundwaters from Stripa, Sweden, are supersaturated with respect to calcite and fluorite. Acid mine waters from the Leviathan Mine drainage basin in California are supersaturated with respect to barite by about a factor of three. These mine waters also are 10 times supersaturated with respect to the most soluble form of ferric hydroxide but are near saturation with respect to microcrystalline gibbsite. A sensitivity analysis has been peformed by varying the analytic and thermodynamic parameters for which the saturation indices are most sensitive. For calcite, fluorite and barite, the supersaturation effect appears to be real because it is only slightly decreased by sources of uncertainty. Apparent supersaturation for gibbsite is most likely caused by the degree of crystallinity on solubility behavior. Apparent supersaturation for ferric hydroxide is likely caused by small colloidal particles (&klt; 0.1 μm) in the water sample that cannot be removed by standard field filtration, although several other possible explanations cannot be easily excluded.

Les indices de saturation calculés sur ordinateur avec le programme WATEQ4F à partir d'analyses chimiques d'une solution de socle granitique et d'eaux de surface influencées par des exhaures minières acides sont fréquemment saturés ou sursaturés par rapport à la calcite, la fluorine, la barytine, la gibbsite et la ferrihydrite. Les eaux profondes du socle granitique de Stripa (Suède) sont sursaturées par rapport à la calcite et la fluorine. Les eaux acides des mines du bassin versant du Leviathan (Californie) sont sursaturées par rapport à la barytine d'un facteur voisin de trois. Les eaux de mines sont également sursaturées d'un facteur 10 par rapport à la forme la plus soluble de l'hydroxyde ferrique, mais voisines de la saturation par rapport à la gibbsite microcristalline. Une analyse de sensibilité des tests a été réalisée en faisant varier les paramètres analytiques et thermodynamiques auxquels les indices de saturation sont les plus sensibles. Pour la calcite, la fluorine et la barytine l'état de sursaturation paraît le plus réaliste car il n'est que très peu lié aux sources d'incertitudes. La sursaturation apparente par rapport à la gibbsite semble très probablement liée, par le degré de cristallinité, aux incertitudes sur la solubilité. La sursaturation apparente par rapport à l'hydroxyde ferrique est probablement due aux particules colloïdales de faible taille (< 0, 1 μm) qui ne peuvent pas être séparées des échantillons d'eau par filtration classique sur le terrain. D'autres explications possibles ne peuvent pas être abordées facilement.