Reactive transport of dichloromethane and micropollutants in laboratory aquifers
Transport réactif du dichlorométhane et de micropolluants dans des aquifères de laboratoire
Résumé
Groundwater quality is of increasing concern due to the ubiquitous release of many substances in subsurface environments. Although biodegradation is a major process for the removal of organic pollutants in aquifers, the interplay of dynamic hydrogeochemical conditions, bacterial diversity and contaminant dissipation is yet poorly understood. In this study, we examined the reactive transport of dichloromethane (DCM) and a micropollutant mixture in two laboratory aquifers under near-natural settings and dynamic conditions, associated with fluctuations in the water table and stream-groundwater interactions, respectively. An integrative approach was used to examine reactive transport processes, including high-resolution hydrochemical monitoring, compound specific isotope analysis of multiple elements (ME-CSIA), biomolecular markers (16S rRNA gene sequencing) and numerical modeling. Results evidenced that water table fluctuations affected the extent of DCM degradation and the DCM transformation pathways. This suggests that water table fluctuations can affect in situ DCM degradation, depending on hydrogeochemical conditions. This study also highlighted that biotransformation of micropollutants as chemical mixtures largely vary, independently on the acute or chronic level of exposure to micropollutants, and evidenced possibly long-term adaptation of bacterial communities during stream groundwater interactions. In the future, integrative approaches accounting for dynamic hydrogeological and biogeochemical conditions may improve the assessment of natural attenuation of organic pollutants in groundwater.
La qualité des eaux souterraines est une préoccupation croissante en raison de l’omniprésence et du transfert de nombreux polluants dans les environnements de sub-surface. Bien que la biodégradation soit un processus majeur pour l'élimination des polluants organiques dans les aquifères, l'interaction entre les conditions hydrogéochimiques dynamiques, la diversité bactérienne et la dissipation des contaminants est encore mal comprise. Dans cette étude, nous avons examiné le transport réactif du dichlorométhane (DCM) et d'un mélange de micropolluants dans deux aquifères de laboratoire dans des conditions quasi-naturelles et dynamiques, associées respectivement aux fluctuations de la nappe phréatique et aux interactions entre le cours d'eau et les eaux souterraines. Une approche intégrative a été utilisée pour examiner les processus de transport réactif, incluant la surveillance hydrochimique à haute résolution, l'analyse isotopique spécifique de plusieurs éléments (ME-CSIA), les marqueurs biomoléculaires (séquençage du gène de l'ARNr 16S) et la modélisation numérique. Les résultats ont montré que les fluctuations de la nappe phréatique influencent les taux de dégradation et les voies de transformation du DCM, en lien avec les conditions hydrogéochimiques. Cela suggère que les fluctuations de la nappe phréatique peuvent affecter la dégradation in situ du DCM. Cette étude a également mis en évidence que la biotransformation d’un mélange de micropolluants varie largement, indépendamment du niveau d'exposition aigu ou chronique aux micropolluants, mettant en évidence une possible adaptation à long terme des communautés bactériennes au cours des interactions entre les eaux de surface et les eaux souterraines. En perspective, des approches intégratives tenant compte des conditions hydrogéologiques et biogéochimiques dynamiques pourraient améliorer l'évaluation de l'atténuation naturelle des polluants organiques dans les eaux souterraines.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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