Project

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Water Dynamics and Contaminant Transfer Processes from the Shallow to the Deep Waters of a Mid-sized Lake

English title Water Dynamics and Contaminant Transfer Processes from the Shallow to the Deep Waters of a Mid-sized Lake
Applicant Loizeau Jean-Luc
Number 123034
Funding scheme ProDoc
Research institution Institut F.-A. Forel Université de Genève
Institution of higher education University of Geneva - GE
Main discipline Hydrology, Limnology, Glaciology
Start/End 01.02.2009 - 30.11.2012
Approved amount 670'350.00
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Keywords (15)

hydrodynamics; contaminant transfer; sediment focusing; lake modeling; radionuclide tracers; water quality; limnology; mercury; Lake Geneva; hydrodynamics; lake; transport process; sediment; contaminant; modelling

Lay Summary (French)

Lead
Les zones côtières des lacs reçoivent la plupart polluants par l'intermédiaire des rivières et des effluents de station d'épuration. Pour comprendre comment les polluants atteignent la masse d'eau principale, des modèles de circulation des eaux du Léman et de la baie de Vidy ont été développés et testés par des mesures de terrain. Le sort des polluants a été suivi à l'aide de traceurs dans la colonne d'eau et les sédiments superficiels, et montre l'ampleur des phénomènes de resuspension.
Lay summary

Les contaminants sont introduits dans les milieux lacustres généralement par les affluents, les effluents de station d’épuration et les apports dus au ruissellement. Ces apports se situent dans les zones côtières. Le présent projet s’attache à comprendre les processus de transport des contaminants en milieu lacustre et nécessite, entre autre, la connaissance des courants lacustres. Aussi le projet a permis de développer d'une part un modèle simulant la structure thermique et les courants dans l'ensemble du Léman, et d'autre part un modèle détaillé de la baie de Vidy, au large de Lausanne.

Les vents sont le principal facteur responsable des courants, et initient au centre du Grand-lac des courants circulaires antihoraires. Dans le Petit-lac, l’association des vents et de la morphologie crée des courants de retour sur la côte est, qui peuvent ramener les eaux dans le Grand-lac.

Dans la baie de Vidy, le temps de résidence des eaux, et donc des polluants en solution, dépend du régime des vents qui soit créent des gyres gardent les eaux dans la Baie, soient évacuent rapidement les eaux dans le Grand-lac.   

Les processus de transport des polluants issus de la zone côtière vers les zones au large sont tracés à l'aide de mesure d'éléments radioactifs naturels (210Pb, 234Th) ou artificiel (137Cs), ainsi que du mercure et ses formes organiques. Les contaminants associés aux particules, une fois déposés dans les sédiments, peuvent être remis en suspension  lors d’événements ponctuels, et transportés dans les zones plus profondes.

 

 

Direct link to Lay Summary Last update: 13.01.2013

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Publications

Publication
Local to regional scale industrial heavy metal pollution recorded in sediments of large freshwater lakes in central Europe (lakes Geneva and Lucerne) over the last centuries
Thevenon F, Graham ND, Chiaradia M, Arpagaus P, Wildi W, Pote J (2011), Local to regional scale industrial heavy metal pollution recorded in sediments of large freshwater lakes in central Europe (lakes Geneva and Lucerne) over the last centuries, in SCIENCE OF THE TOTAL ENVIRONMENT, 412, 239-247.
Spatio-temporal distribution of organic and inorganic pollutants from Lake Geneva (Switzerland) reveals strong interacting effects of sewage treatment plant and eutrophication on microbial abundance
Thevenon F, Graham ND, Herbez A, Wildi W, Pote J (2011), Spatio-temporal distribution of organic and inorganic pollutants from Lake Geneva (Switzerland) reveals strong interacting effects of sewage treatment plant and eutrophication on microbial abundance, in CHEMOSPHERE, 84(5), 609-617.
3D Hydrodynamic Modeling of Lake Geneva with Finite Elements
Le AD E Coraci F De Pascalis W Wildi G Umgiesser (2010), 3D Hydrodynamic Modeling of Lake Geneva with Finite Elements, in B. Veress and J. Szigethy (ed.), Nova Science Publishers, Inc., Nwew York, 261-276.
Structure thermique et courantologie du Léman
Le A.D. De Pascalis F Umgiesser G. Wildi W, Structure thermique et courantologie du Léman, in Archives des sciences, 65.

Collaboration

Group / person Country
Types of collaboration
ISMAR Italy (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results

Scientific events

Active participation

Title Type of contribution Title of article or contribution Date Place Persons involved
American Geophysical Union - Fall meeting 2012 05.12.2012 San Fransisco, USA
ASLO Aquatic Sciences Meeting 08.07.2012 Lake Biwa, Japan
SETAC 6th world congress 20.05.2012 Berlin
American Geophysical Union - Fall meeting 2011 05.12.2011 San Francisco, USA
European Geosciences Union Assembly 2010 02.05.2010 Vienna, Austria


Communication with the public

Communication Title Media Place Year
Talks/events/exhibitions Nuit de la science 2012 Western Switzerland 07.07.2012
Talks/events/exhibitions Nuit de la Science 2010 Western Switzerland 10.07.2010

Associated projects

Number Title Start Funding scheme
159422 Cascading Density Currents from the Petit Lac to the Grand Lac of Lake Geneva 01.07.2016 Project funding (Div. I-III)
142228 Mercury threat in industrially impacted surface water bodies in Romania - integrated approach (MERCURO) 01.01.2013 Romanian-Swiss Research Programme (RSRP)

Abstract

The project focused on the transfer processes of contaminants from the coastal zone to deep parts of mid-sized to large lakes. Circulation models of the entire lake (Lake Geneva) and of an individual, contaminated bay (Vidy Bay) have been developed and tested against field measurements. Dominant winds create a counter clockwise circulation in the central part of Lake Geneva, and in the Petit-lac, morphology is responsible for the presence of two main currents: a downstream on the Western side and a return flow on the Eastern side. In the Vidy Bay, the main water circulation is also wind driven and small changes in wind direction may drastically change the circulation pattern and residence time of the water and associated dissolved contaminants, due to the formation of gyres that are responsible of the retention of water within the bay. Radioisotopic tracers revealed sporadic events of sediment resuspension related to these currents, transporting sediments and associated contaminants (e.g. mercury) from shallower parts to the deeper regions in the lake.
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