1. Contact Limité avec l'Atmosphère

Une des principales raisons pour lesquelles les eaux souterraines sont pauvres en oxygène est leur manque d'exposition directe à l'atmosphère. Contrairement aux rivières, lacs ou étangs, qui échangent constamment des gaz avec l'air, les eaux souterraines résident dans des roches poreuses ou des couches de sol où le réapprovisionnement en oxygène est minimal. Une fois que l'eau infiltre le sol et se déplace vers les aquifères, l'oxygène qu'elle transportait initialement est progressivement consommé, et il y a peu d'opportunités de réapprovisionnement.

2. Mouvement Lent à Travers des Matériaux Subsurfaces

Les eaux souterraines se déplacent généralement très lentement à travers les formations de sol et de roche, parfois seulement quelques centimètres par jour. Ce mouvement lent limite le mélange physique qui pourrait introduire de l'oxygène d'autres parties de l'aquifère. En revanche, les eaux de surface à écoulement rapide circulent continuellement l'oxygène, maintenant des niveaux plus élevés.

3. Consommation par les Microorganismes

Les eaux souterraines contiennent des microorganismes naturellement présents qui dépendent de l'oxygène pour leur respiration. Ces microbes aérobies consomment de l'oxygène en décomposant la matière organique présente dans l'eau ou les sédiments. Dans les aquifères confinés avec une quantité significative de matière organique, l'activité microbienne peut épuiser rapidement l'oxygène, laissant l'eau pauvre en oxygène.

4. Réactions Chimiques avec les Minéraux Subsurfaces

Un autre facteur important est l'interaction chimique entre les eaux souterraines et les roches et minéraux environnants. De nombreux aquifères contiennent des minéraux de fer, de manganèse ou de sulfure. Lorsque les eaux souterraines entrent en contact avec ces composés, des réactions chimiques telles que l'oxydation peuvent consommer l'oxygène dissous. Par exemple, le fer ferreux (Fe²⁺) peut réagir avec l'oxygène pour former du fer ferrique (Fe³⁺), réduisant progressivement les niveaux d'oxygène dans l'eau.

5. Profondeur et Confinement des Aquifères

Les aquifères plus profonds ont tendance à être encore plus pauvres en oxygène. L'eau dans les aquifères confinés est emprisonnée entre des couches imperméables de roches ou d'argile, l'isolant à la fois de l'atmosphère et des sources d'eau de surface. Au fil du temps, l'oxygène dans ces poches d'eau isolées est entièrement consommé, conduisant à des conditions anaérobies qui soutiennent des microorganismes adaptés à des environnements sans oxygène.

6. Influence des Contaminants Organiques

Dans les zones où les eaux souterraines sont exposées à une pollution organique—comme le ruissellement agricole, les eaux usées ou les déchets industriels—la dégradation microbienne de ces composés consomme davantage l'oxygène dissous. Ce processus peut exacerber l'épuisement de l'oxygène, parfois produisant de l'hydrogène sulfuré ou du méthane dans des cas graves.

Implications

Les eaux souterraines appauvries en oxygène ont des implications importantes pour la qualité et le traitement de l'eau. De faibles niveaux d'oxygène peuvent favoriser la croissance de bactéries anaérobies, contribuer à la corrosion des tuyaux et influencer la solubilité des métaux, conduisant parfois à une contamination par le fer, le manganèse ou l'arsenic. Comprendre les dynamiques de l'oxygène est donc crucial pour la gestion des eaux souterraines et pour garantir une eau potable sûre.