Contribution à l'étude des méthodes de traitement des sols pollués par des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) PDF Download
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La thèse est une contribution à la méthode à suivre pour le traitement des sols pollués par des Hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP). Les aspects abordés sont la manœuvrabilité des sols, l’analyse pour le suivi de la dépollution, l’étude de traitabilité, la conduite des essais en laboratoire et la modélisation mathématique du traitement. Deux techniques de dépollution ont été étudiées : la désorption thermique et l’extraction par solvant.
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La thèse est une contribution à la méthode à suivre pour le traitement des sols pollués par des Hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP). Les aspects abordés sont la manœuvrabilité des sols, l’analyse pour le suivi de la dépollution, l’étude de traitabilité, la conduite des essais en laboratoire et la modélisation mathématique du traitement. Deux techniques de dépollution ont été étudiées : la désorption thermique et l’extraction par solvant.
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L'objectif de ce travail a été d'étudier la migration d'Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP) en milieux poreux naturels. Le transport en monoconstituant (naphtalène, fluorène et phénanthrène) a été étudié par des expériences de sorption/désorption en colonne de laboratoire sur milieu poreux à teneur en carbone organique connue. Parallèlement, l'évolution de la pollution au cours du temps a été suivie en laissant vieillir une colonne de sable organique contenant du naphtalène. L'aspect multiconstituant a été abordé au travers d'expériences de mélange naphtalène/phénanthrène. Enfin, l'étude de la percolation par l'eau d'un sol de cokerie pollué par les HAP (système réel) a été effectuée à la fois sur pilote et sur colonne de laboratoire. L'analyse des courbes de percée ainsi obtenues a permis d'obtenir les résultats suivants : • Une non linéarité des isothermes de sorption sur les milieux poreux contenant de la matière• organique, avec deux comportements de sorption différents (isothermes concaves ou convexes) suivant le type de matière organique. • Une augmentation des propriétés de sorption par contact à temps long (14 mois) sur une colonne de sable organique artificiellement polluée par du naphtalène. • Une faible influence réciproque sur les courbes de percée des deux HAP lors des expériences de co adsorption naphtalène/phénanthrène sur le sable organique. • Un fort relargage en HAP sur les sols de cokerie fortement pollués dès le début de la percolation couplé à un entraînement par la matière organique, avec ensuite d'importantes fluctuations de concentration des HAP au cours de la percée. Les courbes de percée obtenues sur les systèmes modèles de milieux poreux ont été modélisées et ont servi à simuler les courbes de percée des HAP sur le sol de cokerie.
Author: Marc Crampon Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 0
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Les Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP) sont des polluants ubiquitaires dans l’environnement qui présentent des propriétés toxiques et cancérigènes pour l’Homme. Issus de sources d’émission multiples, ils se déposent ensuite dans l’environnement, et notamment dans les sols, qui représentent une ressource importante et non renouvelable. Ces travaux proposent d’étudier différents aspects liés à la pollution des sols par les HAP : (i) leur biodégradation naturelle sur cinq sols pollués de manière diffuse mais chronique et l’impact de leur biodisponibilité, en relation avec les propriétés bio-physico-chimiques de ces sols, (ii) l’impact des populations bactériennes du sol sur la dégradation des HAP, et notamment du phénanthrène (PHE) par une approche de DNA-SIP, (iii) la caractérisation de souches de Pseudomonas spp. dégradant le PHE, dans des perspectives de bioaugmentation et (iv) l’étude de l’impact d’un procédé de biostimulation par augmentation de la biodisponibilité (utilisation de biosurfactants). Il a ainsi été montré que dans des sols fraichement contaminés aux HAP, la biodisponibilité (évaluée par des méthodes de référence et de nouvelles méthodes originales) n’est pas le facteur prépondérant limitant la biodégradation, contrairement aux paramètres biologiques du sol. En effet, une plus forte abondance de bactéries de la classe des Betaproteobacteria semble particulièrement bien corrélée à une meilleure dégradation des HAP légers. De plus, deux souches de Pseudomonas spp. ont présenté de bons résultats de dégradation du PHE et constituent donc des souches intéressantes dans des perspectives de bioaugmentation. Enfin, l’ajout de biosurfactant (rhamnolipide) dans le sol a permis de remobiliser le PHE adsorbé sur la phase solide (dans des conditions contrôlées), mais son impact sur les cinétiques de dégradation et sur les populations bactériennes impliquées dans cette dégradation a été relativement modéré, même si certaines bactéries ont vu leur implication dans la dégradation du PHE augmenter significativement en présence de rhamnolipide.
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BIEN QUE LES TECHNIQUES DE TRAITEMENT BIOLOGIQUE IN-SITU SOIENT ATTRAYANTES, LEUR MISE EN UVRE SE HEURTE SOUVENT A LA DIFFICULTE DE PREDIRE CORRECTEMENT LEUR EFFICACITE A PARTIR DES ESSAIS EN LABORATOIRE. LEUR EFFICACITE DEPEND ENTRE AUTRE DES INTERACTIONS ABIOTIQUES ENTRE LES POLLUANTS ORGANIQUES ET LES SOLS. NOTRE TRAVAIL A PORTE UNE ATTENTION PARTICULIERE AUX METHODOLOGIES D'ETUDE PERMETTANT DE DECRIRE LES PHENOMENES D'ADSORPTION DES POLLUANTS ORGANIQUES HYDROPHOBES DANS LES SOLS. TROIS POLLUANTS MODELES (PENTACHLOROPHENOL, NAPHTALENE ET PHENANTHRENE) AINSI QUE PLUSIEURS FRACTIONS DE SOLS ET DES SOLS DE REFERENCE ONT ETE SELECTIONNES POUR NOTRE ETUDE QUI S'EST DEROULEE EN TROIS ETAPES : - ETUDE EN MILIEU DISPERSE D'UNE PART DES EQUILIBRES DE PARTAGE DES POLLUANTS ENTRE LA PHASE LIQUIDE ET LA PHASE SOLIDE ET D'AUTRE PART DES CINETIQUES DE DEPLACEMENT DE CES EQUILIBRES. CE TRAVAIL A ETE COMPLETE PAR L'ETUDE DE L'INFLUENCE DE LA PRESENCE D'AUTRES POLLUANTS ORGANIQUES SOUS DIFFERENTES FORMES. - CARACTERISATION DE L'ETAT (LOCALISATION) DES COMPOSES ORGANIQUES ADSORBES DANS LES SOLS A L'AIDE DES ESSAIS D'EXTRACTION EN CO2 SUPERCRITIQUE. - ETUDE DE L'ADSORPTION DU NAPHTALENE SUR COLONNES DE SOL SATURE EN EAU ET DE L'INFLUENCE DE LA PRESENCE DE GOUDRON SUR LA RETENTION DU POLLUANT. LES RESULTATS OBTENUS CONFIRMENT QUE L'ADSORPTION DES HYDROPOBES A LIEU ESSENTIELLEMENT SUR LA MATIERE ORGANIQUE DES SOLS. ILS SUGGERENT EGALEMENT LA PRESENCE DANS LE SOL DE DEUX CATEGORIES DE SITES D'ADSORPTION, L'UNE CORRESPONDANT A DES SITES EXTERNES AUX MICRO-AGREGATS DU SOL, SUR LESQUELS L'ADSORPTION EST INSTANTANEE, ET L'AUTRE CORRESPONDANT A DES SITES INTERNES POUR LESQUELS L'ADSORPTION EST CINETIQUEMENT LIMITEE PAR LA DIFFUSION MOLECULAIRE INTRA-AGREGAT. ILS TENDENT DONC A CONFORTER LES MODELES D'ADSORPTION DITS A DOUBLE COMPARTIMENT. LA REPARTITION DES SITES DEPEND DE LA NATURE ET DU DEGRE DE MATURATION (AGE) DE LA MATIERE ORGANIQUE.
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Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) sont des molécules posant un problème environnemental à cause de leurs propriétes toxiques, cancérigènes, voir tératogènes. Les sites d'anciennes usines à gaz sont souvent pollués par ces produits. Notre travail à été réalisé à partir d'échantillons de sol issus d'un site d'ancienne usine à gaz. Nous avons d'abord étudié la biodégradabilité naturelle des 16 HAP ciblés par l'U.S.E.P.A. à partir d'échantillons de sol prélevé sur le site pour différents paramètres environnementaux : Humidité du sol, pH, aération (par addition ou non de sciure) et température. Une biodégradation naturelle pouvant atteindre 90% pour les HAP de 2 à 4 cycles à été mise en évidence. Les différents paramètres environnementaux influencent la cinétique de dégradation des HAP étudiés, mais pas les teneurs finales des HAP. Nous avons sélectionné en batch des micro-organismes, issus du sol pollué échantillonné, capables d'utiliser des HAP de 3 et 4 cycles comme seule source de carbone. Quatre consortia se sont révélés intéressants pour leur versatilité d'utilisation des HAP et leurs capacités de dégradation. Leur croissance sur les HAP (cristaux) semble limitée par des phénomènes de transfert vers la phase aqueuse. L'addition de surfactant à des effets variés et contradictoires. Des métabolites non identifiés de la dégradation des HAP ont été mis en évidence dans les surnageants de culture. Nous avons enfin étudié la dégradation des 16 HAP cibles dans des microcosmes de sol pollué inoculés avec les consortia sélectionnés. Les premiers essais ont été réalisés sur un sol stérilisé par autoclavage. Seule la dégradation des HAP de 3 et 4 cycles a pu ainsi être mise en évidence. Les essais suivants ont été réalisés dans des microcosmes de sol non stérile (naturel) inoculés avec 2 consortia dans le but d'évaluer leur apport en inoculation d'un sol réel. Ils accélèrent le processus de biodégradation, mais ne réduisent pas les teneurs finales en HAP.
Author: Sophie Gabet Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 175
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Les Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP) sont des polluants organiques issus de la combustion incomplète de matières carbonées. Emis dans l'environnement, les sols constituent leur principal point de fuite. Faiblement solubles dans l'eau et peu biodégradables, ce sont des polluants rémanents souvent associés à un caractère toxique et cancérigène. Les techniques actuelles de dépollution des sols reposent sur des moyens lourds, coûteux et présentant souvent des risques environnementaux. Ainsi, l'utilisation de surfactants d'origine biologique présente un potentiel intéressant pour favoriser la remobilisation. L'objectif de ce travail est de caractériser les propriétés d'un biotensioactif produit à partir d'une souche bactérienne récemment isolée d'un sol contaminé, de tester son efficacité à solubiliser trois HAP modèles (fluorène, fluoranthène et pyrène) et de préciser les mécanismes de solubilisation mis en jeu. L'étude de l'adsorption du biotensioactif en réacteurs discontinus et continus a montré une faible sorption vis-à-vis du sol étudié. L'efficacité du biotensioactif pour solubiliser les HAP seuls ou en mélange ternaire a été étudiée en système statique en déterminant le Rapport Molaire de Solubilisation (RMS). Il apparaît que la présence d'un soluté moins hydrophobe partagé à l'interface micelle/eau peut favoriser la solubilisation de composés plus hydrophobes. Les résultats obtenus en colonnes de sols montrent une remobilisation rapide des HAP après injection du biosurfactant, l'efficacité de la solution tensioactive vis-à-vis des HAP pouvant être reliée à leurs valeurs de RMS. Ce travail a été poursuivi par l'étude de l'incidence du taux de contamination sur la remobilisation des HAP. Une augmentation de la quantité de HAP remobilisée avec le taux de contamination du sol est observée jusqu'à saturation des micelles du biotensioactif. Les pourcentages remobilisés dépendent de la molécule et du taux de Matière Organique (MO) des sols. En effet, sur l'horizon de sol plus fortement chargé en MO, la remobilisation suit les propriétés physico-chimiques des polluants, contrairement à un horizon plus pauvre en MO où la fraction minérale semble jouer un rôle non négligeable sur l'adsorption
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Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) sont produits au cours de processus de pyrolyse et de combustion. Ils se retrouvent dans les sols, souvent à des concentrations importantes. La réhabilitation d'anciens sites pollués par des HAP nécessite un diagnostic initial de la pollution. Dans cette optique, une procédure analytique basée sur la spectrophotométrie UV a été développée et validée sur environ 80 échantillons de sol. Les différentes méthodes d'exploitation des spectres UV des extraits organiques de sol ont conduit au développement d'outils simples et rapides de caractérisation. Un indice UV HAP permettant d'estimer la teneur globale en HAP a été proposé. Une exploitation plus fine des spectres a permis d'obtenir une indication de la présence ou l'absence de certains HAP individuels (benzo[a]pyrène). Un indice de maturité basé sur une approche bilongueur d'onde constitue un indicateur de 1' évolution potentielle de la pollution des sols dans les conditions naturelles. La méthodologie de laboratoire a été adaptée au terrain et a conduit à la réalisation d'un kit de caractérisation rapide des HAP. L'ensemble des résultats est donné en 20 minutes.
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LES HYDROCARBURES AROMATIQUES POLYCYCLIQUES (HAP) SONT PRODUITS AU COURS DE PROCESSUS DE PYROLYSE ET DE COMBUSTION. ILS SE RETROUVENT DANS LES SOLS, SOUVENT A DES CONCENTRATIONS IMPORTANTES. LA REHABILITATION D'ANCIENS SITES POLLUES PAR DES HAP NECESSITE UN DIAGNOSTIC INITIAL DE LA POLLUTION. DANS CETTE OPTIQUE, UNE PROCEDURE ANALYTIQUE BASEE SUR LA SPECTROPHOTOMETRIE UV A ETE DEVELOPPEE ET VALIDEE SUR ENVIRON 80 ECHANTILLONS DE SOL. LES DIFFERENTES METHODES D'EXPLOITATION DES SPECTRES UV DES EXTRAITS ORGANIQUES DE SOL ONT CONDUIT AU DEVELOPPEMENT D'OUTILS SIMPLES ET RAPIDES DE CARACTERISATION. UN INDICE UV HAP PERMETTANT D'ESTIMER LA TENEUR GLOBALE EN HAP A ETE PROPOSE. UNE EXPLOITATION PLUS FINE DES SPECTRES A PERMIS D'OBTENIR UNE INDICATION DE LA PRESENCE OU L'ABSENCE DE CERTAINS HAP INDIVIDUELS (BENZOAPYRENE). UN INDICE DE MATURITE BASE SUR UNE APPROCHE BILONGUEUR D'ONDE CONSTITUE UN INDICATEUR DE L'EVOLUTION POTENTIELLE DE LA POLLUTION DES SOLS DANS LES CONDITIONS NATURELLES. LA METHODOLOGIE DE LABORATOIRE A ETE ADAPTEE AU TERRAIN ET A CONDUIT A LA REALISATION D'UN KIT DE CARACTERISATION RAPIDE DES HAP. L'ENSEMBLE DES RESULTATS EST DONNE EN 20 MINUTES.
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Les sols industriels ayant des contaminations multiples (HAP, ETM) posent des problèmes pour leur traitement car les techniques disponibles (ex. biopile, désorption thermique) ne diminuent pas l’ensemble de la pollution et modifient les propriétés physico-chimiques et biologiques du sol. La phytoremédiation peut être une technique alternative de traitement. Les objectifs de ce travail étaient (i) de caractériser les propriétés biologiques de sols contaminés ou traités par biopile ou par désorption thermique, (i) d’évaluer l’effet de la mycorhization et de la fertilisation sur la capacité de la luzerne à croître sur des sols avant et après remédiation (ii) d’étudier la dynamique des polluants dans la rhizosphère de plantes mycorhizées ou non et de caractériser les communautés microbiennes. Les sols étudiés proviennent de sites industriels contaminés en HAP et dans une moindre mesure en ETM. Des cultures de luzerne inoculée ou non par un champignon MA et/ou fertilisée ont montré que la survie et la croissance de la plante étaient dépendantes de la mycorhization. Les teneurs et la disponibilité des HAP dans la rhizosphère ont diminué en présence de plante tandis que le champignon MA, qui n’a pas d’effet sur la teneur en HAP. Différentes techniques (dénombrement, PCR-TTGE, PCR en temps réel) ont montré l’impact de la remédiation sur la microflore bactérienne et fongique du sol. Les résultats indiquent la nécessité de prendre en compte les caractéristiques physicochimiques et biologiques des sols contaminés et des sols traités. L’association plante-champignons MA sont certainement déterminants pour la remédiation et la restauration des propriétés de ces sols.
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La pollution des sols par les Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (HAP) se présente habituellement sous forme de goudrons hydrophobes. Le lavage des sols s’effectue souvent avec des détergents ou des solvants organiques qui présentent des impacts environnementaux non négligeables. Ce travail propose une méthode alternative basée sur l’emploi de molécules cages d’origine naturelle, non toxiques et facilement biodégradables, les β-cyclodextrines qui solubilisent en milieu aqueux des polluants hydrophobes comme les HAP. Une méthode de recyclage des cyclodextrines a été mise au point (baisse des coûts en produits). Des essais ont été menés sur un panel de sols d’anciens sites industriels à l’échelle laboratoire et semi-pilote, avec deux tests concluants du procédé complet en fonctionnement continu. L’utilisation des cyclodextrines sera dans la plupart des cas une meilleure méthode que celles employant les surfactants ou les solvants organiques au regard de la directive IPPC de 1996.
Author: Belkacem Madi
Author: Belkacem Madi
Author: Jean-Christophe Appert-Collin
Author: Marc Crampon
Author: REMY.. BAYARD
Author: Christine Laurette Bidaud
Author: Sophie Gabet
Author: Magalie Crône
Author: Magalie Crône
Author: Marie-Paule Norini
Author: Christophe Viglianti