What can be deduced from chemical measurement in an open-field raingauge? An example in the Maures Massif, southeastern France

Abstract

The deposition of chemical elements in a catchment occurs through three different processes: wet, dry and cloud deposition. Total deposition cannot be inferred from measurements made with open-field raingauges, and still constitutes a challenge to scientific method. The chemical composition of samples from an open-field raingauge (bulk precipitation) was analysed over a period of several years in a small Mediterranean catchment in the Maures Massif, France. The input of chloride measured in this way was two times lower than the output, despite the fact that this element is reputed to be conservative, which means input and output should roughly balance. This implies that input has previously been underestimated. Analysis of the bulk precipitation data was carried out taking into account both the history of rain events and of sampling. This study allowed the relative parts of the different deposition processes to be quantified. Dry deposition can provide^from 20% to more than 80% of the anthropogenic and terrigenic elements (Ca 2 ', Mg 2, , K', N0 3 ", SCV, Si0 2 ) to the rain samples. The occult deposition of marine elements on the catchment area (50% of total deposition) was found to be mostly due to cloud deposition during wet periods.Key words atmospheric deposition; precipitation; aerosol; chloride; chemical balance; catchment scale; Maures Massif; Mediterranean Que peut-on déduire des mesures chimiques prises dans un collecteur de pluie? Un exemple dans le massif des Maures Résumé Trois processus permettent la déposition d'éléments chimiques sur les écosystèmes naturels: les dépôts humides, secs et les dépôts de nuages. Le dépôt total à l'échelle d'un bassin versant ne peut pas être déduit de la mesure sur des pluviomètres en terrain découvert, et reste encore un défi pour la science. La composition chimique d'échantillons pris dans un collecteur en terrain découvert pendant plusieurs années dans un petit bassin versant du massif des Maures est analysée. Les entrées ainsi mesurées de chlore représentent la moitié des exportations du bassin, alors que, cet élément étant réputé conservatif, le bilan devrait être équilibré. Cela signifie que les entrées sont sous-estimées par la méthode de mesure, dans un collecteur placé en terrain découvert. Les données chimiques ont été analysées à la lumière de l'historique des prélèvements d'eau de pluie et de la pluviométrie. Cette étude a permis de quantifier la part relative des différents processus de déposition. Le dépôt sec peut fournir de 20% à plus de 80% des éléments d'origines anthropique et lithologique (Ca 2+ , Mg 2 ', K', N0 3 ", S0 4 2 ", Si0 2 ) analysés dans les échantillons de pluie. Les entrées occultes d'éléments marins (Na r , Cl") sur le bassin (50% du dépôt total), sont dues au dépôt de nuages durant certains épisodes humides.