Décharge souterraine submergée et flux associés le long de la côte de Kanyakumari en Inde en utilisant le radon et une approche de bilan massique des nutriments

Eau douce cachée sous les vagues

Le long de nombreuses côtes, y compris la pointe sud de l’Inde, d’importants volumes d’eau douce s’infiltrent discrètement dans la mer à travers le fond marin. Ce flux invisible, appelé décharge d’eau souterraine sous-marine, peut transporter des nutriments essentiels à la vie — mais aussi des polluants — de la terre vers l’océan. L’étude présentée ici se concentre sur la côte de Kanyakumari, là où la mer d’Arabie rejoint l’océan Indien, et montre comment le suivi d’un gaz naturellement présent dans l’eau permet de révéler où se produisent ces écoulements cachés, leur intensité et leurs conséquences pour les écosystèmes côtiers et la sécurité hydrique locale.

Une côte où se rencontrent trois mers

Le district de Kanyakumari, à l’extrémité sud de l’Inde, combine des caps rocheux, des plages de sable et des estuaires riches alimentés par des rivières et des zones humides. Il reçoit de fortes pluies saisonnières provenant des moussons du sud-ouest et du nord-est, qui rechargent les aquifères souterrains. Sous la surface, des couches de roche altérée, de sable et d’argile stockent des eaux souterraines exploitées pour la consommation et l’irrigation. Mais une partie de cette eau n’atteint jamais les puits ou les rivières ; elle s’écoule directement vers la mer à travers des sédiments côtiers poreux. Parce que cet échange se produit hors de vue, le comprendre est crucial pour une région déjà confrontée à la raréfaction des nappes, à l’intrusion d’eau salée et à une pollution croissante liée à l’agriculture, aux eaux usées et à l’industrie.

Utiliser un gaz naturel comme traceur

Pour mesurer l’écoulement caché d’eau souterraine vers la mer, les chercheurs ont utilisé le radon‑222, un gaz radioactif formé naturellement dans les roches et les sols. L’eau souterraine s’enrichit en radon lorsqu’elle traverse des minéraux souterrains, si bien qu’elle contient généralement beaucoup plus de radon que l’eau de mer de surface. En échantillonnant l’eau de puits intérieurs et l’eau de pore des sables de plage, à marée haute et basse et avant et après la saison des pluies, l’équipe a mesuré les niveaux de radon ainsi que la chimie de base de l’eau et les nutriments clés. Ils ont ensuite appliqué un « bilan massique » du radon — un exercice comptable qui prend en compte toutes les sources et pertes de radon — pour estimer quelle quantité d’eau souterraine devait s’échapper vers les eaux côtières pour expliquer les concentrations observées.

Pulsations saisonnières d’eau souterraine et de nutriments

Les mesures ont montré que le radon dans l’eau souterraine était un à deux ordres de grandeur plus élevé que dans l’eau de mer voisine, confirmant que les écoulements depuis le dessous constituent la principale source de radon le long de cette côte. Grâce à l’approche du bilan massique, l’équipe a estimé que la décharge d’eau souterraine sous-marine variait d’environ 0,01 à près de 1 mètre cube par mètre carré de fond marin et par jour, avec des valeurs plus élevées après les pluies de la mousson. La recharge post‑mousson élève les niveaux et la pression des nappes, ce qui pousse davantage d’eau vers la mer. Parallèlement, la chimie a montré que les zones associant un fort radon et une faible salinité indiquent des apports d’eau douce souterraine, tandis qu’une forte salinité et un radon plus faible traduisent des zones où l’eau de mer circule simplement dans et hors du sédiment.

Nourriture pour la vie — et carburant pour les efflorescences

Avec le radon, les chercheurs ont suivi les formes dissoutes d’azote, de phosphore et de silice — des nutriments qui alimentent la vie marine. Ils ont constaté que ces nutriments sont généralement plus concentrés dans l’eau souterraine que dans l’eau de mer de surface, et que leur apport à l’océan par l’eau souterraine varie selon les saisons. Avant la mousson, lorsque la dilution est moindre, l’eau souterraine transportait relativement plus d’azote dissous et de silice, augmentant le risque que ces apports favorisent des proliférations d’algues ou des conditions de faible teneur en oxygène dans les eaux côtières. Après la mousson, un flux d’eau souterraine plus important coïncidait avec une plus grande dilution, si bien que les concentrations en nutriments dans l’eau déchargée étaient plus faibles malgré un flux d’eau total plus élevé.

Que cela signifie pour les côtes et les communautés

En termes simples, cette étude montre que le fond marin le long de la côte de Kanyakumari agit comme une frontière perméable, où l’eau douce souterraine — parfois propre, parfois polluée — entre en continu dans la mer. En utilisant le radon comme une encre invisible, les auteurs ont cartographié où cette fuite est la plus forte, comment elle change entre les saisons sèches et pluvieuses, et comment elle apporte des nutriments qui peuvent à la fois soutenir les réseaux trophiques marins et, en excès, leur nuire. Leurs résultats suggèrent que la gestion de la qualité de l’eau côtière dans les régions influencées par la mousson ne peut se limiter aux rivières et aux ruissellements de surface ; elle doit également prendre en compte ce qui se passe sous le sable. Un meilleur contrôle des engrais, des eaux usées et des pompages d’eau souterraine à l’intérieur des terres influera directement sur la santé de l’océan côtier au large.

Citation: George, A.K., Gandhi, M.S., Muthukumar, P. et al. Submarine groundwater discharge and associated fluxes along the Kanyakumari coast of India using radon and nutrient mass balance approach. Sci Rep 16, 8655 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-37950-9

Mots-clés: décharge d'eau souterraine sous-marine, nappes côtières, traceur radon, flux de nutriments, mer d’Arabie