EXAMEN DES EAUX POTABLES ET THERMALES PRINCIPALES

DE HONGRIE POUR LA DÉTERMINATION DE LEUR TENEUR

EN BROMIDE, IODIDE ET FLUORIDE

EXAMINATION OF HUNGARY'S MOST IMPORTANT POTABLE

AND THERMAL WATERS FOR BROMIDE,

IODIDE AND FLUORIDE

D E . I. DOBOS

Water Prospecting Company, Budapest, Hungary

ABSTRACT

Interstice waters of Pleistocene and Upper Tertiary (Upper Pliocene and Upper Pannonian) porous formations, most significant in the country's water supply, were analyzed for the three haloid elements (bromide, iodide and fluoride). A total of about 2000 analyses were taken into consideration.

Such an elaboration was motivated by the important physiological function of the haloids and by the necessity for the discovery of geological-hydrogeological relationships. Serial chemical analyses for elements including haloids are still compulsory to carry out exclusively for mineral and medicinal waters, though potable waters have also been the subject of analyses of this kind in recent years.

With a view to possible consumption in the form of drinking cure, the requirements stipulated by potable water standards have been taken into consideration in the case of thermal waters as well. The admissible limiting values considered were: 0.2 mg/1 for bromide, 0.01 to 0.14 mg/1 for iodide, 1.0 to 1.5 mg/1 for fluoride: all figures being borrowed from experiments by L. I. E L ' P I N E B , J. B. SAKEBOV et al.

The three haloid elements were mapped separately for potable waters on one hand and thermal waters on the other. In some diagrams the haloid element content of the Pleistocene and Upper Tertiary formations was plotted as a function of depth.

In the Pleistocene fluviatile sandy sediments the accumulation of any of the.haloid components is mostly controlled by local circumstances. The main level of haloid enrich­ment is the lower part of the Upper Pannonian formations. This level in the individual subbasins has developed at different depths (between 1000 and 2000 m), in dependence on the rate of subsidence.

As a result of the progressive establishment of a freshwater regime the concentration of haloids will usually decrease from the lower horizon of the Upper Pannonian upwards. In the near-surface strata the accumulation of fluoride can be found mostly there where the aquifer is constituted by fine-grained, eventually slightly clayey, sediments. On the national scale, the haloid content of potable waters does not attain, as a rule, the required quantity.

Ce sont deux complexes géologiques qui prennent la .plus grande importance dans l'alimentation en eaux potables et thermales du pays : celui de Pleistocene et du Pannonien supérieur, et par endroits celui du Pliocène supérieur (Levantin) sous faciès sableux. A l'Est du Danube, à la. Grande Plaine de Hongrie (Alfôld), l'acquisition de l'eau potable se fait presqu'exclu-sivement dans des couches pleistocenes sableuses, épaisses de 300 à 400 m en moyenne, tandis qu'à l'Ouest du Danube, en Transdanubie, ce sont, en pré­dominance, les niveaux supérieurs des formations pannonien supérieur qui représentent les couches aquifères, sous un mince complexe pleistocene.

35*

548

Parmi les éléments haloïdes c'est le chlorure que l'on a étudié au plus tôt. De même on analyse depuis longtemps la teneur en iodure et bromure des eaux minérales et thermales.

L'iode joue un rôle grand et important dans des organismes vivants, par suite l'étude de la teneur en iodure de l'eau potable est extrêmement impor­tante.

L'importance du brome est aussi connue depuis longtemps. Le système nerveux central et la thyroïde présentent la sensibilité la plus élevée, mais la quantité du brome, introduite dans l'organisme vivant, influence considérable­ment aussi le réflexe conditionnel.

A notre pays, c'était K. THAN (1880) qui a présenté la première étude sur le fluorure. Il a analysé l'eau du puits thermal de Vârosliget n° I. (Bois Municipal n° I.) y démontrant 0.069 mg/1 de fluorure.

Dans les années de 1940 on a commencé les analyses en nombre plus élevé. En 1957 Sz. P A P P a publié, 58 résultats d'études, mais qui ne concernent que les eaux minérales et médicinales, exclusivement. Dans les trois dernières dizaines d'années par l'apparition et l'emploi des micro-méthodes, l'analyse est devenue plus simple, et les valeurs obtenues approchent mieux de la réalité.

Dans les années de 1940 et 1950 les médecins ont constaté que la carie entaire est considérable à certains territoires, tandis qu'ailleurs n'est pas du

"out démontrable. En même temps on a pu circonscrire à certains endroits t'émail des dents tacheté, aussi. Ces observations obtenues à ces territoires-ci lurent comparées à la teneur en fluorure de l'eau potable, et on a montré fque la carie dentaire résulte du manque en fluorure et l'émail des dents tacheté dérive de la quantité de fluorure en excédent.

L'Insti tut National de la Santé Publique (Orszâgos Kôzegészségiïgyi In téze t=OKI) a aussi commencé, à la fin des années de 1940, l'étude de la teneur en fluorure des eaux de robinet.

A partir des années de 1960, l'alimentation en eau potable de l'habitation du pays fut de plus en plus résolue par des puits artésiens, explorant les eaux des profondeurs, et parallèlement l'établissement des usines de distribution d'eau a aussi pris son commencement. Mais, hors du chlorure la détermination des autres composants haloïdes n'est obligatoire qu'exclusivement pour les eaux minérales, médicinales et thermales.

Quelques institutions analysent systématiquement l'eau des puits débitant de l'eau potable, et d'après ces analyses, ainsi que sur la base des analyses chimiques obligatoires, nous avons construit les cartes concernant les eaux potables et thermales et les diagrammes illustrant la variation des trois composants en fonction de la profondeur.

Lors la détermination des valeurs de limite des composants, en chaque cas nous avons mis en considération les prescriptions du standard légal des eaux potables. Les prescriptions hongroises étaient directives pour le fluorure et l'iodure. Pour le bromure, d'après les études de L. I. E L ' P I N B R et de B. SAFIROV J N . et al. nous avons pris la quantité de 0.2 mg/1', tolerable dans l'eau potable. Valeurs de limite tolérables pour l'iodure: 0.01 à 0.14 mg/1, pour le fluorure : 1.0 à 1.5 mg/1.

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Le bromure et Piodure dans les eaux potables et thermales

La discussion commune des deux composants est motivée par les théories de genèse, enrichissement et de migration de ceux-ci.

Les hydrocarbures développés dans le complexe sédimentaire lacustre pannonien inférieur déterminent la propriété des eaux interstitielles. Les formations lacustres du Pannonien supérieur s'adoucissent progressivement, et le sédiment lacustre est remplacé par ceux de lac peu profond, deltaïques-fluviatiles, puis fluviatile, alluvial et marécageux. Conformément au processus d'adoucissement, la propriété des eaux interstitielles change, aussi. Dans la zone de passage entre le Pannonien inférieur et supérieur apparaissent des teneurs en bromure et iodure un peu moindres que dans les eaux interstitielles du Pannonien inférieur, mais en chaque cas nous les trouvons en concentration plus élevée par rapport aux niveaux plus supérieurs.

Les cartes (Fig. 3, 4) démontrent que dans les puits implantés aux niveaux supérieurs des couches du Pannonien supérieur (dépression de Jâszsâg, Csong-râd et ses environs), le bromure et l'iodure apparaissent en concentration très basse (bromure: 0.02 mg/1, iodure: 0.03 mg/1). Là, où on a atteint ou approché de la limite entre le Pannonien inférieur et supérieur [entre-fleuve du Danube et de la Tisza, dorsales de la Grande-Coumanie (Nagykunsâg) et Hajdùsâg] dans les puits profonds de 1000 à 2 000 m, les teneurs en bromure et iodure ont brusquement augmenté et peuvent approcher de la quantité de 13 mg/1 (Hajdûszoboszlo).

La sédimentation du Pannonien supérieur transdanubien présente des différences. Certes, les teneurs en bromure et iodure montent à la limite entre le Pannonien inférieur et supérieur ou à la proximité de celle-ci, mais pas en telle mesure qu'à la Grande Plaine de Hongrie. C'est plutôt le complexe panno­nien inférieur, où l'on peut observer du changement plus important, le bromure y atteignant même 22.0 mg/1 et l'iodure 19.0 mg/1, par rapport aux teneurs moyennes en bromure de 3.0 mg/1, resp. en iodure de 2.5 mg/1 des niveaux inférieurs du Pannonien supérieur.

D'après les constatations actuelles, l'oxydation est nécessaire pour le dégagement du bromure et de l'iodure qui pourrait être résultée de l'eau marine riche en oxygène, déjà lors de la sédimentation ou ultérieurement de l'eau descendante de la surface vers les profondeurs. Cette dernière possibilité-ci soit réelle non seulement dans le cas des eaux proches de la surface, mais aussi dans celui des couches aquifères situées plus profondément. L'analyse chimique de l'eau — provenant des formations pliocène supérieur et pannonien supérieur d'un puits thermal (Algyô) de la région sud de la Grande Plaine de Hongrie — semble le justifier :

Br- J -Débit d'eau bas 0.05 mg/1 0.33 mg/1 Débit d'eau plus élevé 0.05 mg/1 0.20 mg/1 Débit d'eau maximum 0.10 mg/1 0.21 mg/1

Après le puisage durable — peut-être pluriannuel — on peut supposer l'installation de l'équilibre. L'exigence de temps plus élevé est aussi motivée par ce qu'il s'agit de l'ouverture des couches de sables situées en profondeurs de 1 200 à 1 300 m.

Dans le cas de certaines valeurs plus élevées apparaissant dans quelques lambeaux plus petits, on peut déceler une relation structurale envers des

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couches situées plus profondément. Ce fait est aussi appuyé par la quantité de chlorure plus élevée, le long du Danube. Aux environs du lac Balaton et de la Montagne de Velence, on peut supposer des conditions analogues (Fig. 1).

A la Grande Plaine de Hongrie, la teneur en iodure des nappes d'eau pleistocenes évolue assez contradictoirement. A la région méridionale de la Grande Plaine à conditions hydrogéologiques très favorables, où le ravitaille­ment (sur-oxydation) pourrait obtenir son maximum, la teneur en iodure ne dépasse pas 0 mg/L Aux autres territoires (dorsales et dépressions), on doit tenir compte en partie de l'effet de la sur-oxydation, en partie de la migration le long des lignes structurales.

En Transdanubie, la teneur en iodure plus élevée de 0.15 mg/1, apparaissant en lambeaux, pourrait être aussi en relation avec la migration. A la proximité de Szombathely, la teneur en iodure de l'eau potable est, peut-être, due aux gîtes de lignite (Fig. 2).

Le fluorure dans les eaux potables et thermales

Parmi les haloïdes, l'hydro-géochimie du fluorure est le moins connue et éclaircie. Au cours de nos études nous avons constaté que la teneur en fluo­rure des eaux thermales — pareillement à celles du bromure et de l'iodure — dépend premièrement. de la situation microstratigraphique des formations pannonien supérieur. En général, dans les nappes d'eau — emmagasinées dans des formations à position stratigraphique plus inférieure — la teneur en fluorure dépasse 1.5 mg/1. Parallèlement à l'adoucissement des nappes d'eau supérieures, leur teneur en fluorure diminue sous 1.5 mg/1 (Csongrâd et ses environs, dépression de Jâszsâg). D'après les données sporadiques de la Transdanubie, nous sommes arrivés à la même conclusion (Fig. 6).

La teneur en fluoré des eaux potables n'atteint qu'exceptionnellement la quantité optima. Ce sont les communes Békéscsaba, Kardoskût et Csanâd-alberti qui se distinguent par la teneur en fluorure particulièrement élevée (2.0 à 2.5 mg/1). En considérant que les composants argileux sont capables à l'adsorption de la majeure partie du fluoré, on peut bien supposer que le fluoré passe facilement en solution, car la vitesse de flux de l'eau est relative­ment petite dans ces couches.

Dans les couches pleistocenes — en prédominance à grains moyens, la teneur en fluorure est : 0.0 ou 0.3 à 0.4 mg/1 (Szeged, Hodmezôvâsârhely).

En Transdanubie, nous trouvons une valeur marquante au S de la Montagne de Velence, à Seregélyes, où nous avons ouvert — au but de puisage d'eau potable — la couche pannonien supérieur, située entre 430 et 480 m. Ici, la teneur en fluorure a atteint la quantité de 4.0 mg/1. La fluorine de la Montagne de Velence proche pouvait aussi contribuer à l'enrichissement. Deux localités proches pourraient encore appartenir à ce type génétique (Fig. 5).

Coupes typiques de quelques territoires

Malgré les données de 2000 environ, du point de vue des haloïdes l'étude des couches aquiiéres du Pannonien supérieur et plus récents ne peut être complète. Juste à ce but-ci, nous avons choisi quelques-unes de telles localités,

555

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0.05 0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 5.5 0.00 0.1 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 rng/ l

± Q I I I I I 1 ! 1 l I L I 1 L.

Teneur en bromure — x—x— Teneur en iodure

: Teneur en f luorure Couche aquifère où analyse manque Limite d'âge

7. La teneur en bromure, iodure et en fluorure des eaux potables et thermales de Debrecen

0.05 0,5 1.5 2,5 3,5 4.5 5.5, 6.5 7.5 8.5 9.5 0,00 0.1 1,0 ' 2,0 3,0 4.0 50 6.0 7,0 8.0 9.0 10.0 12.0 mg/l

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-1000

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Fig. 8. La teneur en bromure, iodure et en fluorure des eaux potables et thermales de Hajdûszoboszlô

Voir la légende de Kg. 7

558

0.05 0.00 0.1 3.0 mg/i

- 400

d'où nous disposons des données — provenant de la plupart des couches à eaux potables et thermales — pour pouvoir illustrer la concentration des trois composants en fonction de la profondeur.

Au territoire de la dorsale de Hajdûsâg, à Debrecen, au-dessous de la formation quaternaire épaisse de 200 à 250 m environ, jusqu'à la profondeur de 500 m les couches pliocène supérieur (levantines) — à la plupart sous faciès d'argile — surmontent le complexe pannonien supérieur contenant des couches aquifères favorables jusqu'à 1 000 m environ. Dans le Pleistocene, le fluorure et l'iodure présentent des propriétés identiques. Dans la couche ouverte pour l'alimentation (entre 100 et 200 m), la teneur en bromure et le fluorure et l'iodure n'atteignent ou n'approchent pas de la quantité optima.

Jusqu'à 800 m, dans le complexe pannonien supérieur les trois com­posants restent les mêmes. Puis à partir de cette côte la quantité du bromure dépasse plusieurs fois celle du fluorure et de l'iodure (Pig. 7).

Hajdûszoboszlo est situé égale­ment à la dorsale de Hajdûsâg et en même temps au territoire de l'un des plus grands champs d'hydrocarbures du pays. Malgré la petite distance, la structure géologique n'est pas identique à celle de Debrecen. L'é­paisseur des formations quaternai­res est seulement de 100 à 150 m. L'épaisseur du Pliocène supérieur est aussi plus mince à faciès plus sa­bleux, et atteint la profondeur de 330 m, au-dessous de la surface.

A partir du Pleistocene la quan­tité de tous les trois composants aug­mente régulièrement, et c'est seul le Pannonien supérieur, où la teneur en fluorure retombe de 4.5 à 1.6 mg/1, autour de 950 m environ, puis elle remonte de nouveau. On peut obser­ver cette tendance inverse aussi dans le cas de l'iodure et du bromure, dans la zone entre 1 000 et 1100.m (Fig. 8).

A la dépression de Békés — ca­ractérisée par l'affaissement continu et lent — des couches aquifères — à la plupart à grains fins et à petite épaisseur — sont aussi caractéris­tiques. Dans le Pannonien supérieur,

Fig 9. La teneur en bromure iodure et en j a q u a n t i t é d e t o u s l e g t r o i g c o m . fluorure des eaux potables et thermales x . . .... .

à Békésesaba posants augmente régulièrement Voir la légende de Kg. 7 ( K g . 9 ) .

-1000-

3

X} c o

-1800

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Fig. 10. La teneur en bro­mure, iodure et en fluorure

des eaux potables et thermales de Szeged Voir la légende de Fig. 7

0.05 0.5 1.5 2.5 3.5 4,5 0.00 0.1 1.0 2.0 3.0 40 5Û mg / l

+ 0 i 1— 1 I L-

0.05 0.5 1.5 2.5 3,5 4.5 5.5 0.00 0.1 1-0 2.0 3.0 4.0 5.0 mg / l

± 0 . 1 L 1 1 1 1 1 1_

Fig. 11. La teneur en bromure, iodure et en

fluorure des eaux potables et thermales

de Szolnok Voir la légende de I?ig. 7

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0.05 0.00 0-1

05 1.5 1.0 2-0

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3.0 mg/l

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C'est la coupe de Szeged qui pré­sente l'une des plus complètes des séries d'analyses. Ici, tant le com­plexe quaternaire que ceux pliocène supérieur et pannonien supérieur sont extrêmement sableux. Dans le dia­gramme il est visible que la teneur en fluorure et aussi celle en iodure augmentent, en général régulière­ment, de 250 m environ jusqu'à 1 900 m. A la limite entre le Quater­naire et le Pliocène supérieur, la quantité du fluorure redouble et celle de l'iodure augmente huit fois plus.

La teneur en bromure est 0.0 mg/l aussi dans les couches aquifères pleistocenes que dans la zone supé­rieure du Pliocène supérieur. A 950 m elle monte brusquement à 0.2 mg/l, puis — dans la zone de 1600 à 1800 m du Pannonien supérieur — elle diminue de nouveau à 0.0 mg/l, et ne commence à remonter — en­semble avec l'iodure et le fluorure — qu'à partir de 1800 m (Fig. 10).

A Szolnok, à l'aide du change­ment quantitatif du fluorure, bro­mure et de l'iodure, on peut bien désigner les limites entre le Pleisto­cene et le Pliocène supérieur, resp. entre le Pliocène supérieur et le Pan­nonien supérieur. La réhausse quan­titative brusque apparaît à 1 000 m (Fig. 11).

Pour la Transdanubie nous ne pouvons présenter que la coupe de Gyôr. On a ouvert plusieurs couches aquifères dans le complexe de graviers proche de la surface, et leur teneur en haloïdes est très variée. La teneur en haloïdes de la nappe d'eau pannonien supérieur — située entre 450 et 600 m — est à peu près identique à celle de la nappe la plus inférieure (entre 1950 et 2000 m). Cette dernière-ci représente le niveau le plus inférieur du Pannonien supérieur (Fig. 12).

i. i

Fig. 12. L a t eneur en b romure , iodure e t en f luorure des eaux po tab les e t thermales

de Gyôr Voir la légende de Fig. 7

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