IV. Yarlabllité dans la composition des eaux du lac

Cette variabilité est donc considérable ; elle demande à être expli- <juée. N'est-elle pas en contradiction avec la notion de la constance dans la composition chimique du Léman dans son ensemble, notion que nous avons tirée du volume énorme du lac? Discutons les éléments de cette variabilité.

Trois faits essentiels doivent être considérés dans ce problème.

lo Le lac est alimenté par des affluents divers, de composition différente et variable. La composition générale est l'intégration des différences élémentaires de l'alimentation.

2o L'eau, pendant son séjour dans le bassin du lac, est soumise à des altérations qui doivent influencer la composition générale ou locale.

30 Les courants du lac, en mélangeant les eaux, tendent, de ces éléments différents et variables, à faire une masse uniforme. Quelle est l'importance de leur action? Est-elle suffisante ou insuffisante pour amener à l'uniformité de composition ?

Nous allons discuter ces trois points.

i^ Les actions d* alimentation.

L'eau amenée par les diverses rivières, affluents du lac, est différente de l'une à l'autre. Un affluent dont le bassin d'alimentation est «n terrains calcaires, comme la plupart des affluents directs du lac, venant du Jura, du plateau mollassique ou des Préalpes, a une composition bien différente de celle du Rhône, dont une partie notable draine des terrains cristallins.

Nous n'avons pas encore les analyses chimiques complètes des divers affluents du Léman. La seule donnée certaine que nous possédions à ce sujet est tirée d'un travail récent de M. A. Delebecque qui rectifie, cor-

59 i CHIMIE

rige et complète les chiffres provisoires donnés dans notre premier volame(p. 373) sur le Rhône du Valais. M. A . Deiebecque (<) a^ pendant les années 1892 et 1893, analysé systématiquement les eaux du Rhône du Valais et de la Drance du Chablais sur des échantillons d'eau, levés chaque semaine ou chaque quinzaine, près (Je leur embouchure dans le lac. Il en a déterminé la teneur en matières dissoutes et est arrivé à des chiffres variant assez régulièrement pour que nous puissions nous borner à donner ici les valeurs mensuelles, basées sur 54 analyses d'eau du Rhône et 38 d'eau de la Drance. (*)

janvier

février

mars

avril

mai

juin

juillet

août

septembre

octobre

I/es moyennes annuelles sont pour le Rhône 212mb', pour la Drance 283^^ ; Tune et l'autre de ces moyennes sont notablement supérieures à la teneur générale du lac, 175^»:. Les extrêmes sont pour le Rhône 92 à 354w ; pour la Drance 132 à 474"!». La teneur de ces deux affluents principaux du Léman peut donc difTérer énormément en plus ou en moins de celle du lac, et les eaux de ces rivières doivent pouvoir modifier la composition générale ou locale de l'eau du Léman.

Nous arnvons au même résultat si nous interrogeons les études du professeur W. Weith de Zurich, qui a fait entrer le Léman et ses

(*) Archives de Genève, XXX, 666. 1893.

(2) J'ai négligé, pour les moyennes de la Drance, deux analyses qui donnent la teneu)* en temps de forte crue ; la quantité de matières dissoutes y est beaucoup réduite, celle du 30 décembre 1891 à ISS"»», celle du 16 mars 1893 à ISô-'fl ; eUes auraient troublé la courbe très régulière que forment les autres analyses faites par un débit moyen et normal de la rivière.

Rhône

Drance

i;fâ

affluents dans une série de recherches sur la composition chimique des emix de la Suisse Q). U cherche, au moyen de la décoloration d'une solution alcoolique d*alizanne, la quantité d'acide carbonique lié, et il en déduit la quantité de carbonate de calcium contenu dans Teau. Voici quelques chilTres intéressant notre lac :

Eau du Léman en plein lac, dates diverses 86.5 °>tr

Rhône, Massongex

8 octobre 1879

» Bouveret

Avençon, Bex

Salanfe, Vernayaz

Trient »

Tinière, Villeneuve

Léman, port de Villeneuve >

Grandes différences dans la teneur des eaux des diverses rivières ; c'est un fait indiscutable.

Cette variabilité des rivières a-t-elle un effet sur la composition du lac ? Pouvons-nous apprécier l'importance de la variation ?

Si nous consultons les moyennes données par M. Delebecque pour la teneur des eaux du Rhône (v. p. 594), nous y voyons que pendant les mois de juin à septembre les eaux du fleuve sont moins chargées que celles du lac, que pendant les 8 autres mois elles sont plus chargées ; en été, le Rhône, qui est alors à son grand débit, tend à altérer les eaux du lac en les diluant, en hiver en les surchargeant. Cherchons quel peut être l'effet utile de ces altérations par rapport à la composition générale du lac ; cherchons si elles peuvent la modifier sensiblement.

Nous ne disposons pas actuellement des valeurs du débit du Rhône dans l'année 1892-1893, pendant laquelle M. Delebecque a fait ses analyses d'eau ; mais en admettant que les mêmes variations mensuelles dans la teneur des eaux du fleuve seraient applicables aux années 1879 et 1886 pour lesquelles nous avons les débits du Rhône (*), nous pouvons calculer le transport d'eau et la teneur probable en matières dissoutes de l'affluent principal du Léman pour les deux sai--

(^) W, Weith. Ghemische Untersuchungen schweiz. Gewâsser, etc., Vierteljahresschr. der naturf. Gesellsch, XXV, 129. Zurich 1880.

(») Voyez T. I, p. 360.

sons où ses eaux diffèrent de celle du lac. Sans entrer dans les détails du calcul (*) qui est d'une approximation trop peu serrée pour qu'il vaille la peine de les donner, je me borne aux résultats généraux. J'ai trouvé que dans les quatre mois d'été, de juin à septembre, le Rhône verse dans le lac environ 3700 millions de mètres cubes d'eau, d'une teneur moyenne de 110™^ de substances dissoutes, tandis que dans les huit mois d'hiver, d'octobre à mai, il y jette environ 1600 millions™' d'eau, d'une teneur moyenne de 260"»^'. (-)

Si ces deux masses d'eau étaient réparties immédiatement par mélange aux 89 milliards™' du lac, dont la teneur générale est 175^1»', cette teneur serait modifiée légèrement et

abaissée à la fin de Tété, en septembre, à 172»ne par litre relevée à la fin de l'hiver, en mai, à 176 — —

C'est dans ces limites approximatives que s'étendrait la variabilité de la composition générale du lac, si le Rhône était le seul affluent du Léman.

Mais les autres affluents du lac ont un régime différent de celui du Rhône ; rivières de basse montagne ou de plaine, elles ont leurs

(>) Voici les éléments du calcul ci-dessus :

Débit moyen

T«»«ar

de 18Tf •»!•••.

4« Uf2-M.

fSaison estivale :

juin 321"»» »«

juillet 414

août 407

septembre 282

moyeaies

Saison hivernale :

octobre 123

novembre 81

décembre 52

janvier 54

février 51

mars 60

mai 121

BOjines 77 261 18.7

0 Depuis que cette page a été composée, j'ai reçu les débits du Rhône en 18^2 et 1893, calculés par M. l'ingénieur J. Epper, du Bureau hydrométrique fédéral, d'après ses jaugages à Outre-Rhône. La saison estivale de 1892 a donné un débit moyen de 304"*» ••«, la saison hivernale 1892-1893 un débit de 63»» ••«. Le résultat général du calcul en est un peu modifié en ce sens que le débit est notablement abaissé ; mais les conclusions pour la variation du transport restent les mêmes, et les proportions relatives sont presque identiques.

grandes eaux à une autre saison que le fleuve glaciaire, qui vient des hautes Alpes ; leur teneur en substances dissoutes varie aussi d*une manière différente de celle du Rhône du Valais. Nous en trouvons la preuve dans la comparaison des chiffres donnés par M. Delebecque pour la teneur en substances dissoutes des eaux de la Drance du Ghablais et du Rhône valaisan (v. p. 594). Tandis que pour le Rhône, la variation annuelle, dans la teneur des eaux en matières dissoutes, est simple et présente :

un maximum d'hiver : janvier 332 '"?

un minimum d'été : août 99

pour la Drance, la variation est plus compliquée et montre :

un maximum d'hiver : janvier 390'"*?

un minimum de printemps : avril 210

un maximum d'été : août 329

un minimum d'automne : octobre 251

Pour le Rhône, comme pour la Drance, la teneur en matières dissoutes est fonction inverse du débit ; plus l'eau est abondante, plus la solution est diluée. Aussi bien au point de vue du débit d'eau, qu'au point de vue de la teneur des eaux, le régime du fleuve alpin est presque absolument inverse de celui des rivières de plaine ou de basse montagne. 11 n'y a que la saison d'hiver dans laquelle la variation soit de même signe dans les deux cas, le débit étant au minimum et la teneur au maximum.

Au point de vue de l'alimentation du lac, et en particulier de l'effet sur la composition chimique de son eau, les petits affluents du lac neutralisent en partie l'action du Rhône et diminuent certainement de beaucoup la variation qu'il occasionne. La variation de la composition chimique de l'ensemble du lac, qui devait avoir, du fait du Rhône, une valeur de 4'"fc' de l'été à l'hiver, est réduite peutêtre de moitié par l'intervention des affluents directs du lac.

Où sont versées les eaux des affluents ? Quel est leur trajet avant qu'elles soient mélangées dans la grande masse presque indéfinie du lac ? — Pour les eaux du Rhône, nous les avons vues pendant la plus grande partie de l'année descendre directement, en suivant le ravin sous-lacustre du delta immergé, dans les grands fonds du lac, s'y

étaler en nappe horizontale, et y déposer leur alluvion suspendue en formant la plaine centrale. Pour les affluents directs, non glaciaires, leur écoulement est un peu plus compliqué. Si nous en jugeons par l'exemple du ruisseau la Morge, le seul que nous ayons étudié (*), pendant la petite moitié (0.4) de l'année, les eaux de l'affluent, plus légères que celles du lac par le fait de leur température lelative, s'étalent à la surface du Léman ; pendant la grande moitié (0.6) de Tannée, les ^ux de l'affluent descendent, ou entre deux eaux, ou dans le profond du lac. Ce dernier cas doit se présenter toutes les fois que la rivière, grossie par la pluie ou par la fonte des neiges, charrie des eaux salies et alourdies par l'alluvion. Quand donc leur transport d'eau est considérable, aussi bien pour le Rhône que pour les affluents directs, les eaux fluvialiles descendent dans les grands fonds du lac ; quand leur transport est faible, et c'est alors qu'elles sont le plus chargées de matières en dissolution, le plus souvent elles restent à la surface.

Une des causes d'altération du lac qui mérite le plus d'attention est l'eau versée par les égouts des villes riveraines. Les quantités d'eau sale sont peu importantes, mais leur forte charge en matières organiques décomposées, en microbes et en germes, peut avoir un intérêt capital au point de vue hygiénique. Les eaux d'égout seraient évidemment dangereuses, si elles entraient dans l'alimentation de l'homme et des animaux.

Les eaux d'égout sont toujours des eaux lourdes ; elles sont surchargées de matières en suspension et en dissolution, et par conséquent leur densité est supérieure à celle de l'eau relativement pure du lac. Les eaux de Tégout principal de la ville de Morges, que je surveille depuis nombre d'années, à côté du débarcadère des bateaux à vapeur, ne s'étalent jamais à la surface ; elles font cascade sur le fond de la beine et y progressent lentement en nuages arrondis et bien limités, qui cherchent les déclivités (*). Les eaux d'égout tendent donc à descendre en masse le long des talus du lac et à gagner les grands fonds.

Elles peuvent cependant être entraînées loin de la ligne de plus

grande pente par un courant horizontal ; une ladière (v. p. 285), dont ia vitesse est supérieure à leur écoulement très paresseux, peut les faire dévier latéralement fort loin de leur trajet naturel.

D'une autre part, les égouts entrent dans le lac à une profondeur assez faible pour que, en temps de vagues, leurs eaux se mélangent avec les eaux de surface du lac ; dans ce cas, les eaux littorales peuvent être polluées jusqu'à d'assez grandes distances. Il est vrai que, dans ces circonstances, les courants développés par le vent sont assez énergiques pour que la masse d'eau lacustre qui reçoit la petite quantité d'eau d'égout soit relativement très considérable ; au point de vue quantitatif, la solution doit être extrêmement étendue. Mais comme, au point de vue hygiénique, un seul microbe peut être nocif, il y a lieu cependant de tenir compte de cette éventualité, si l'on veut demander au lac l'alimentation d'eau d'une ville.

Les précipitations aqueuses atmosphériques, pluie, neige, grêle, eau de condensation, sont de l'eau presque pure. La pluie ne contient que 2 à 3 milligrammes d'ammoniaque et d'acides nitrique et nitreux, de nitrites et de nitrates, environ 50*"»f de matières organiques révélables par le permanganate de potassium (*). Elle est donc, au point de vue des matières organiques, plus riche que l'eau du lac, mais pour ce qui concerne les matières minéralas, elle peut être regardée comme étant de l'eau pure. Ne considérons actuellement que ce dernier point de vue. La pluie se diffuse dans l'eau de surface du lac, et en afiaiblit la teneur en matières dissoutes.

Il tombe, année moyenne, environ 0.9"^ d'eau de pluie sur la région du Léman ; sur les 582''"»' du lac cela représente 524 millions™' ; i'eau séjournant en moyenne 11 ans dans la cuvette du lac (2), la chute de pluie de ces onze années a un volume de 5770 millions™'. Or cette quantité n'est que le 0.06 de la masse constante de 88900 millions de mètres cubes qui constitue le lac Léman. C'est donc de 6 % environ que l'action totale de la pluie dilue l'eau des aOluents du lac pour la transformer en eau lacustre. C'est peu de chose.

Mais cette pluie ne tombe pas dans le lac en une fois ; elle s'y verse

(*) Albert-Lévp. Annuaire de l'Observatoire de Montsouris, près Paris, pour l'année 1879, p. 402.

par ondées successives réparties assez également dans le cours de Tannée (v. T. I, p. 295) pour que nous puissions affirmer que, de ce fait, les variations de la composition chimique du lac sont peu considérables ; elles sont dô Tordre des infiniment petits.

dépendant, une forte chute de pluie, comme celle du 2 octobre 1888^ qui a versé, en 24 heures, une couche de 15*^"» d'eau météorique sur le lac, sans qu'un vent violent ait mélangé les eaux superficielles avec les couches sous-jacentes (*), peut abaisser d'une manière notable la teneur en matières minérales des eaux de surface ; la couche supérieure, jusqu'à ÎÎO^™ de profondeur, qui est traversée par les vortex des gouttes d'eau (v. p. 238), doit, en pareil cas, être fortement diluée. Mais c'est là un effet transitoire qui disparait sous l'action du prochain courant thermique ou mécanique.

La condensation directe de la vapeur d'eau à la surface du lac a extrêmement peu d'importance ; le point de rosée de l'air est le plus souvent au dessous de la température de l'eau de surface, et il y a généralement évaporation. Nous pouvons considérer ce facteur comme négligeable.

En résumé, pour ce qui se rapporte aux actions d'alimentation,, nous voyons des causes de différenciation locale, agissant probablement, et dans des proportions assez importantes, sur les eaux de sur face et sur les eaux des très grands fonds; les eaux des couches moyennes semblent à Tabri de ces influences directes.

2" Les actions iV altération.

Pendant le très long stationnement que Teau fait dans le Léman, — nous avons vu que Teau du Rhône y séjourne en moyenne pendant onze ans — elle est modifiée par quelques actions que nous devons signaler.

1» Uévapovation de la surface, en enlevant de la vapeur d'eau pure, concentre la solution des eaux du lac. Cette action est très efficace sur les eaux de certaines mers fermées ; pourquoi ne le serait-elle pas sur le Léman où les eaux séjournent assez longtemps pour qu'il vaille la peine d'en tenir compte ?

Quelle est l'importance de Tévaporation à la surface du lac? Cela

VARIABILITÉ DE L'eAU 001

est diflicile à dire, impossible même actuellement ; nous n'avons que des observations faites sur terre ferme dans des conditions trop différentes de celles du lac pour qu'elles soient comparables. La série la plus complète est celle des observations s icci,m étriqués de Louis Dufour. De 1865 à 1876, soit pendant 10 ans, il a mesuré Tévaporation qui se produisait sur un bassin de 1965^™*, enterré jusqu'à son bord, dans un jardin de Lausanne ; la valeur moyenne de Tévaporation de cette série d'observations a été année moyenne de 734™»» (*), ce qui donne une valeur journalière de 2^^ {^). Dans les circonstances les plus favorables la valeur journalière de l'évaporation s'est élevée à 7, à 8, à Owï", à 9.8»«m même, du 22 au 23 juin 1870 (par un ciel toujours serein et avec un temps de bise pai'fois violente) {^). Admettons que 1 centimètre par jour soit l'épaisseur maximale de l'eau enlevée par l'évaporation à un bassin situé dans un jardin dans les faubourgs de Lausanne.

Mais, ainsi que Louis Dufour l'a lui-même reconnu, il est presque impossible de passer d'observations faites sur une aussi petite échelle au phénomène qui se produit sur un grand bassin tel qu'un lac. Les conditions sont trop différentes. A la surface d'un vase de petite étendue, les masses d'air saturées par l'évaporation sont déplacées et remplacées facilement par d'autres couches d'air plus sèches, capables de provoquer une évaporation nouvelle. A la surface d'un lac, au contraire, l'air, longtemps en contact avec la couche aqueuse, se sature d'humidité et, quoique charrié par les brises et par les vents, il n'est plus capable d'enlever autant de vapeur d'eau à la nappe lacustre. L'évaporation peut être fort active dans les zones périphériques du lac, et, en cas de vents généraux, dans la partie du lac sur le vent ; elle doit être faible ou nulle dans les régions centrales du lac et dans les parties sous le vent. Sous ce rapport, les coefficients d'évaporation étudiés sur des vases ou bassins de petite étendue sont trop forts et ne peuvent être appliqués sans une notable réduction à l'ensemble d'un lac de grande superficie.

D'autre part, la surface d'un lac, tourmentée par les vagues, doit offrir des conditions d'évaporation bien plus puissante que la nappe

(^) Les chiffres qui expriment la valeur de révaporalion sont donnés en épaisseur de la couche d'eau enlevée.

(5) Bull. S. V. S. N. XIII, 375 et 687. Lausanne 1875.

(3) Ibid. XI, 161. 1873.

iyO'2 CHIMIK

calme, non ridée, d'un vase d'expérience ; les vagues déchirées, moutonnantes, à crête réduite en poussière par le vent, représentent de bonnes surfaces d'évaporation, et par les jours de forte bise, où l'air est rapidement renouvelé à la surface du lac, le dégagement des vapeurs doit être puissant et actif.

Admettons que la valeur maximale journalière de Tévaporation sur le lac soit 10™»" (c'est certainement trop fort) ; admettons que nous ayons une période sèche de 30 joui*s consécutifs, sans grands vents qui mélangent mécaniquement les couches du lac. Ce serait une couche d'eau de SO**™ qui serait enlevée à la surface du lac, et l'eau sousjacente serait certainement concentrée. Mais l'eau de surface n'est pas immobile ; même par le calme plat, elle est soumise, comme nous l'avons vu en traitant de la thermique du lac (p. Îi60), à des courants verticaux de convection journalière qui. en été (c'est la saison où l'évaporation est la plus forte), mélangent chaque nuit les couches supérieures jusqu'à 10 et 15™ de profondeur. C'est donc sur une couche de 10"> au moins que se répartit cette concentration due à l'évaporation ; SO^''" sur 10™ représentent le 3 o/o. C'est donc au maximum une variation de 3 o/o dans la composition chimique des eaux de surface que nous pouvons attribuer à l'évaporation ; cette variation étant dû reste atténuée et détruite par la première pluie ou le premier grand vent qui interrompt la période de sécheresse et de calme absolu.

2® Une seconde cause de modifications serait la précipitation des éléments dissous par le fait des variations de température de l'eau. Pendant l'hiver les eaux de surface sont moins chaudes qu'en été ; elles sont par conséquent moins capables de tenir en dissolution des sels. 11 n'est pas impossible que de ce fait il n'y ait une légère variation dans la composition de l'eau ; mais elle est certainement très faible, et je dois me borner à indiquer cette possibihté sans que je sache comment la discuter et l'apprécier. (^)

30 Enfin les organismes végétaux et animaux fixent dans leurs tissus quelques sels minéraux et de la matière organique. La silice est

(!) Une observation curieuse qui montre l'importance possible de tels précipités est la suivante : le 24 juin 1878 je relevai un appareil photographique qui avait séjourné pendant 3 jours à (50*" de profondeur devant Morges ; les ûls de laiton qui supportaient la plaque de fer de l'appareil étaient recoiiverts d'une couche très bien marquée de carbonate de chaux, cristalisé en rhomboèdres, et faisant effervescence dans l'acide acétique. Y avait-il eu entre le fer et le cuivre formation d'un couple électrique qui aurait exagéré la précipitation ?

nécessaire à la vie de quelques spongiaires, infusoires et algues ; le carbonate et le phosphate de calcium entrent dans la composition des os des vertébrés et des coquilles des mollusques ; le carbonate calcaire est fixé par les algues dites incrustantes. D'une autre part tous les animaux et végétaux prennent la substance de* leurs tissus, directe^ ment ou indirectement, dans la matière organique dissoute dans Teau. Or le développement de la vie animale et végétale est soumis à des variations saisonnières impoitantes ; la vie est plus active quand la température s'élève. De ce fait il doit y avoir une variation saisonnière dans la teneur de Teau du lac en matières dissoutes, minérales et organiques. Je n'en veux pour preuve que le magnifique développement de la flore littorale, dans le printemps* qui implique une fixation importante de matières ligneuses et protoplasmatiques.

Dans certains lacs, les roches et cailloux du littoral sont recouverts par une très abondante végétation d'algues calcaires que nous étudierons, à propos des galets sculptés, dans un chapitre ultérieur. Ces algues fixent évidemment une grande quantité de sels calcaires. Mais cette végétation est presque nulle dans le Léman, et nous n'avons pas à en tenir compte.

Jusqu'à nouvel avis, je ne pense pas que les variations saisonnières dans le développement inégal des organismes vivants soient d'action sensible sur la composition chimique des eaux de notre lac.

En résumé, s'il y a lieu de tenir compte des actions très faibles d^altération que subissent les eaux du lac pendant leur séjour dans le bassin du Léman, elles se font sentir uniquement dans les eaux de surface ; les eaux des couches moyennes et profondes en sont complètement à l'abri.

30 Les actions de mélange.

Les actions qui mélangent les eaux du lac sont puissantes et nombreuses. Nous avons vu précédemment (p. 278 et 282) que les courants mécaniques dus aux vents et aux inégalités de la pression atmosphérique font circuler les eaux dans le sens horizontal ; que les courants thermiques (p. 276) font circuler les eaux dans le sens vertical. Il y a dans le lac une circulation compliquée et irrégulière qui doit tendre à en mélanger les eaux. D'une autre part la diffusion doit tendre à égaliser la composition chimique des couches voisines ; celle qui est

plus concentrée livre une partie de ses substances dissoutes à celle qui l'est le moins.

Il semble que ces phénomènes doivent mélanger entièrement la masse du lac et amener ses eaux à une composition uniforme. Et cela parait d'autant plus probable que, en somme, le Léman représente un bassin de très faible profondeur. Nous avons vu (*) que la profondeur maximale du lac n'est que le V«»*^ de sa plus grande largeur, que le V287C (Je sa longueur; si Ton faisait à l'échelle du 1 : 100000e, un modèle exact du lac, sa profondeur ne serait que de 3 millimètres ; ce serait l'épaisseur d'une lame d'eau répandue librement sur une table de marbre. A première vue, dans de telles conditions, les mélanges doivent être, semble-t-il, très actifs. Ces eaux si diftérentes, qu'amènent les divers affluents et la pluie, doivent se pénétrer en une masse uniforme, et les faibles altérations qu'y peuvent apporter l'évaporation et les précipitations chimiques et biologiques doivent disparaître ou être inappréciables. J'avoue que jusqu'à présent j'ai cru à l'uniformité presque absolue des eaux de la masse entière du lac, et j'attribuais les différences signalées par les chimistes à des erreurs d'analyse.

Mais en discutant plus attentivement les faits et les chiflres, je suis arrivé à modifier complètement cette appréciation, et j'airive actuellement à des conclusions tout opposées.

Je constate tout d'abord que les différences que présentent les éludes faites par le même auteur dépassent, et de beaucoup, les erreurs possibles de l'analyse. Donc, en réalité, il y a des diflérences locales et générales dans la composition de l'eau. Cela étant, les préjugés théoriques doivent s'incliner devant l'inflexibilité des faits.

En second lieu, je viens de bien constater que l'alimentation par la pluie et par les affluents amène dans le lac des masses d'eau de teneur fort différente qui sont versées, la pluie à la surface du lac, les eaux des rivières dans des régions localisées près de l'embouchure des affluents ou dans les grands fonds du lac. Par l'alimentation du lac il y a juxtaposition de masses d'eau différentes ; jusqu'à ce que le mélange soit opéré, la composition du lac ne peut être uniforme. — Je laisse de côté les altérations subies par l'eau pendant son séjour dans le lac ; môme celles qui proviennent de l'évaporation doivent être excessivement faibles.

En troisième lieu, si je discute les actions de mélange, je dois reconnaître que leur effet ne peut être ni si prompt, ni si efficace que nous l'avons pensé jusqu'à présent.

La diffusion entre des masses d'eau de composition différente s'opère très énergiquement et rapidement dans un vase d'expérience de petite taille ; mais dans un bassin qui mesure des centaines de mètres de profondeur, et des dizaines de kilomètres d'étendue, ces réactions de molécule à molécule peuvent être négligées. Dans le plan limite entre deux masses d'eau différentes la diffusion peut être active et d'effet utile ; mais si la masse d'eau a des dizaines et des centaines de mètres d'épaisseur ou de largeur, les parties centrales ne réagiront qu'au bout d'un temps relativement long.

Les courants mécaniques dus aux vents font-ils un mélange bien intime des eaux en présence? Oui, s'il s'agit de la couche supérieure, brassée par les vagues dans une grande tempête ; mais cette couche ainsi tourmentée ne dépasse pas un ou deux mètres d^épaisseur. Oui, s'il s'agit des eaux littorales' à la côte sous le vent, battues par les vagues qui viennent rouler sur une plage ou se heurter contre une muraille rocheuse ; mais cette zone ne dépasse pas quelques centaines de mètres de largeur. Quant aux courants de révolution interne développés par les vents, courant d'aller superliciel, courant de retour profond, dans les plans limites entre la couche en mouvement et la couche immobile, il se détermine certainement des remous qui font des mélanges. Mais cette action se borne à une couche peu épaisse, la grande masse des eaux subit un transport d'ensemble sans mélange appréciable.

Il en est de même des courants mécaniques dus aux variations locales de la pi*ession atmosphérique

Les courants thermiques sont très probablement, eux aussi, des courants d'ensemble; les déplacements provoqués par les changements de densité de l'eau qui se refroidit ou se réchauffe, se font par grandes masses et non par filets isolés ; il y a révolution générale et non mélange moléculaire (V. p. 277).

11 me paraît probable que les masses d'eau restent longtemps distinctes, et gardent leur caractère individuel pendant des heures, des jours, des semaines ; que, à moins de circonstances exceptionnelles, ce n'est qu'au bout d'un temps fort long qu'elles se mélangent avec les couches ambiantes. Ce mélange s'opérera finalement, cela va sans

eû6 CHIMIE ^

dire ; au bout de quelques semaines, mois ou années, Teau versée par un affluent ou tombée en pluie se perdra dans la masse indéfinie du lac ; mais ce procès ne sera achevé qu'après un temps probablement fort long, beaucoup plus long que celui que nous avons admis jusqu'à présent.

Je me figure par exemple que Teau du Rhône d'été, descendue au fond du lac, étalée sur la plaine centrale, y séjournera fort longtemps avec ses caractères propres, avant de se confondre par mélange avec la grande masse du lac. Ce serait une jolie surprise pour nos chimistes analystes s'ils parvenaient à en déceler la présence.

Incapables que nous sommes de pénétrer dans les profondeurs du lac, nous ne voyons que la surface, et dans cette surface nous ne pouvons distinguer à l'œil les eaux de composition différente. D est cependant certaines circonstances oti nous arrivons à reconnaître ces masses d'eau à caractères individuels. J'ai raconté, page 280, l'étrange apparence des eaux côtières de la rive nord du lac quand les courants de retour de la bise amènent à la surface les eaux opalinisées par les troublons du Rhône. — Lorsque les eaux sales du Rhône ou d'un affluent débordé se sont versées à la surface du lac, on voit, pendant bien des jours parfois, le lac bigarré par des taches verdâtres qui se promènent à distance, entraînées par le jeu des courants ; de la hauteur des monts de La Vaux, de Glyon ou de Naye, on jouit souvent de ce spectacle. — Dans mes notes sur la couleur du lac, je trouve le fait suivant : Le 23 mai 1886, un fort orage de pluie sur Lausanne avait gonflé le Flon qui avait charrié dans le lac de grandes masses d^eau sale. Le 25 mai, je naviguais au large avec Hôrnlimann sur le Sœideur ; nous trouvâmes le soir, jusqu'à un kilomètre au large d'Ouchy, une grande étendue d'eau opaline verdâtre dont je fixai la teinte avec mes crayons de pastel; j'inscrivis que l'eau avait en ce point-là la couleur du lac des Quatre-Cantons. Le l^^r juin, soit 9 jours après l'orage du 23 mai, en passant en bateau à vapeur d'Ouchy à Morges, je retrouvai encore une de ces masses d'eau verte très distincte et très nettement caractérisée.

Cela étant ainsi, nous avons l'explication fort simple des différences très notables que nous constatons dans les analyses d'eau du lac faites par le même chimiste. Le lac est formé par lajuxtaposition d'une foule de masses d'eaux différentes qui ne se pénètrent et ne se mélangent

que petit à petit. Chaque prise d'eau peut donner un résultat différent de la prise voisine.

Il paraît probable que le mélange s'opère de plus en plus à mesure que l'on avance en descendant le cours du lac. Les grandes causes d'altération sont les masses d'eau apportées par les affluents ; les plus importantes sont le Rhône, la Drance, la Venoge, qui se versent dans le Grand-lac, la Promenthouse à l'entrée du Petit-lac ; les eaux alourdies par la charge d'alluvion des trois premiers affluents s'accumulent au fond de la cuvette de la plaine centrale. Dans le Petit-lac il n'y a comme cause d'altérations que la Promenthouse et quelques petits ruisseaux sans importance. Quant à Teau lacustre qui arrive au détroit de Promenthoux pour s'écouler vers Genève, il est probable que pendant son long séjour dans le Grand-lac, un mélange plus ou moins parfait a dû s'opérer. Je suis donc disposé à croire que l'eau est beaucoup plus uniforme dans le Petit-lac que dans le Grand-lac, à Genève plus que partout ailleurs. Ce serait conforme au fait que les plus grandes divergences dans les séries de résultats d'un même auteur nous viennent des analyses Chuard et Seiler qui ont pris leur eau devant Ouchy (analyses N»» 23 à 33 et N« 47), tandis que la plupart des autres séries ont été levées dans la rade de Genève.

Il y a là, ce me semble, sujet à de nouvelles recherches qui amèneront sans doute à des constatations intéressantes ; nous nous permettrons de les recommander à nos amis les chimistes qui peuvent disposer de temps et de patience. Nous aurons du reste à revenir sur ces questions quand nous discuterons bientôt les recherches de Gh. de Marignac sur les matières organiques dissoutes dans l'eau de Genève.

J'ai cru avoir trouvé la preuve de ces différences systématiques régionales dans la composition de l'eau du Léman. Les analyses N^s 4^ à 4^ de M. H. De Crousaz montraient une diminution frappante du résidu sec à mesure que la prise d'eau était plus aval sur la longueur du lac. Les chiffres variaient de 230"fe' par litre près de Villeneuve, à 160°»e dans le Petit-lac. Pour vérifier ce fait, MM. Ghuard et Jaccard ont eu l'obligeance de répéter des analyses comparatives sur de l'eau que j'avais puisée le 24 mai 1894 dans les diverses régions du lac (analyses N^s 34 à 4i) ; les quantités du résidu solide ont varié de 176

à 188'"? ; mais cette variation n'a point été systématique et n'a point progressé régulièrement suivant la position de la prise d'eau sur Taxe du lac. l^e fait indiqué par les analyses de M. De Crousaz ne se confirme donc pas, du moins dans la saison du printemps.

1<' Matières minérales.

Au sujet de la composition chimique des eaux du lac, nous ferons les remarques suivantes :

a. La teneur en matières dissoutes 175"»*? est loin d'être le maximum connu qui s'élève à 200, 250, 300"»fc' pour d'autres eaux lacustres, eaux de lacs d'eau douce, cela va sans dire, eaux de lacs à émissaire permanent. Mais elle est beaucoup plus forte que celle des lacs des régions granitiques dont la teneur ne s'élève qu'à 20 et 80™?. (^)

h, La teneur en carbonate terreux, carbonates de chaux et de magnésie, 95^;?, est assez forte. Elle s'explique facilement par la nature calcaire, et parfois dolomitique d'une notable partie du bassin d'alimentation du Léman, chaîne des Alpes bernoises-valaisannes, Hautes" Alpes calcaires, Préalpes vaudoises et chablaisiennes, plateau molassique, Jura vaudois.

c. La teneur en sulfates 64"^», sulfate de chaux en particulier, est considérable. Elle est due à la présence de gypse dans plusieurs vallées du bassin d'alimentation, en particulier dans la grande vallée du Rhône valaisan, à Bex, à Armoy dans la vallée de la Drance, etc. Ces gisements sont peu considérables comparés à l'immense étendue des roches carbonatées ; mais la solubilité du gypse étant beaucoup plus grande, une très forte quantité est entraînée par l'eau des affluents.

M. A. Delebecque, dans ses analyses récentes (2) a montré que soit l'eau du Rhône du Valais, soit l'eau de la Drance contiennent, suivant

(') Cf. Analyses de MM. Duparc et Delebecque sur les eaux des lacs du plateau «entrai de France. Archives de Genève, XXVIII, 504. 1892.

(*) [Loc. cit. p. 594].

Nombre d'analyses.

Résidu Qse total.

Sulfate de chaux.

324">ir

les saisons, du tiers à la moitié de leur résidu fixe total sous forme de sulfate de calcium. Voici le résumé de ses chiffres :

Saison.

Rhône janvier-février

juin-août I>r«nce janvier , février

Des analyses plus complètes des eaux du Rhône ont donné à M. Delebecque :

Eaux d'hiver. Eaux d'été.

CaSO* d83"'fe' 37™»

CaCO» 91 41

MgGO» 50 13

Profitons de ces chiffres très précis, qui indiquent une variation énorme dans la teneur en sulfate de chaux de Taffluent principal du Léman, pour chercher quel peut en être l'effet sur la composition générale du lac. Nous avons calculé sur les mêmes bases que notre calcul de la page 596, quel est le transport d'eau du Rhône en divisant l'année en deux saisons égales de six mois chacune. Multiplions ces chiffres par la teneur des eaux en sulfate de chaux et nous aurons le transport de gypse par le Rhône dans les deux saisons :

Débit total Teneur en gypse Transport total

du Rhône. dissous de l'eau du par le Rhône Rhône par litre, en gypse dissous.

ÉTÉ. Mai à octobre. 4.478.000 «»3 37 mg 265 000 ^e

HIVER. Novembre à avril. 978.000 183 178000

différence. . . 87000

Or nous avons vu (p. 587) que pour faire varier d'un milligramme par litre la teneur de l'ensemble de l'eau du Léman en une substance quelconque, il faut un apport en plus ou moins de 89000 tonnes. Ici nous n'avons une diUérence que de 87 tonnes. C'est donc à moins d'un millième de milligramme par litre que se limite la variation générale de la teneur en sulfate de chaux des eaux du lac de l'été à l'hiver.

De même que le Rhône et la Drance, les souices des Préalpes

vaudoises contiennent une assez forte proportion de sulfate de chaux :

Eaux du Pont de Pierre (analyse Risler) 474 ""ff

Eaux des Avants (analyse J. Brun) 147 C)

La proportion relative des sulfates est donc considérable dans les eaux du Léman ; si leur quantité absolue était plus grande, on classerait ces eaux dans la catégorie des eaux séléniteuses.

(i. Outre les sels minéraux signalés dans les analyses, nous avons à indiquer les traces d'acides et de bases azotées qui se rapprochent des substances organiques, à savoir :

Les acides nitreux et nitrique. Lossier a constaté des quantités très faibles de nitrites et de nitrates, en général de 0.1 à 0.4»"^' dans un seul cas, analyse N« 8, i.6^«. Gracbe et Guye en ont trouvé des traces seulement. Marignac n'en a pas trouvé traces, en tous cas moins de 1*"*-'.

Chuard et Jaccard en indiquent des traces dans leurs 5 premières analyses (N^s ^23 à i??), des quantités allant de 1.0 à 2.5'"k d'acide nitreux dans leurs analyses (N"» s?8 à S:i). Seiler dans ses 27 analyses trouve zéro d'acide nitreux et de très faibles traces d'acide azotique.

Pour l'ammoniaque, Lossier en a trouvé 8 fois des traces :

Analyse n" 7 0.065 "'«

10 traces

dans les deux autres analyses : zéro. Marignac n'a pas constaté la présence d'ammoniaque ; et cependant son réactif de Nessler révélait 0.1 "™e d'ammoniaque par litre. Les analyses d'eau recueillie devant Ouchy ont donné à MM. Chuard et Jaccard de 0.4 à 0.bT^e, à M. Seiler zéro d'ammoniaque.

2o Matières organiques.

Quant aux matières organiques dissoutes dans l'eau du Léman, elles ont donné lieu à de nombreuses recherches qui aboutissent toutes à des résultats suffisamment concordants. Elles ont été faites par la méthode de Kubel qui utilise la décoloration du pennanganate de potassium par la matière organique oxydable.

(*) Etude sur les eaux d'alimentation, p. 66 à 71. Lausanne 1881.

Je connais les séries d'expériences suivantes :

i^ Lossier. 6 analyses, N^s 7 à ii, de janvier à mai 1877. 2° C. Grœbe et Ph. Guye. 22 analyses, de juin à décembre 1881. (i) 3« C. Hahn. 8 analyses, de décembre 1881 à mai 1882. («) 4o Ch. Marignac. 282 analyses, de 1882 à 1884. (3) 50 L. Michaud. 2 analyses, mars 1884. (*)

6» Chuard et Jaccard. 11 analyses, N«s 23 à 33, février et mars 1893, janvier 1894.

70 Seiler. (N« 47) 27 analyses à diverses époques de Tannée 1894.

Les cinq premières séries ont été faites sur l'eau du lac à Genève, les échantillons étant levés soit dans la rade, soit dans le port, soit dans les canaux du service hydraulique de Genève qui puisait alors son eau dans le port, au milieu du courant. Les dernières séries ont été faites sur de l'eau puisée en plein lac, devant Ouchy.

Les résultats de ces analyses sont assez concordants : je donnerai plus bas les moyennes tirées de la série, la plus abondante, de M. de Marignac. J'indique la quantité de, matière organique contenue dans un litre d'eau en admettant (ce qui, d'après M. de Marignac, est encore trop élevé) que le permanganate décolore un poids quintuple de matière organique :

Date.

Matière organique

Lossier

30 janvier

21 avril

Graebe et Guye

24 juin

10 juillet

29 septembre

10 octobre

12 décembre

(«) Archives de Genève, VII, 144. 1882. (*) Journal de Genève, 1«' juin 1882.

P) [Loc. cit., p. 581].

(*) Journal Le Genevois^ 19 mars 1884.

G. Hahn