Devenir des polluants métalliques dans les sédiments de surface PDF Download
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Author: Gabriel Billon Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 90
Book Description
Les activités d'origine anthropique ont depuis des décennies progressivement contaminé les milieux aquatiques en divers éléments métalliques plus ou moins toxiques. De façon générale, les métaux transitent en premier lieu dans la colonne d'eau avant de s'accumuler fmalement dans la matrice sédimentaire. L'activité bactérienne dans ce compartiment ainsi que les nombreuses réactions biogéochimiques qui en découlent correspondent aux mécanismes de la diagenèse précoce et modifient plus où moins fortement l'environnement des éléments métalliques, c'est-à-dire leur répartition et donc leur (bio )disponibilité pour l'ensemble de la chaîne trophique. Par ailleurs, le piégeage des éléments présents à l'état de traces dans les sédiments n'est pas forcément définitif et des phénomènes de diffusion et/ou de convection (bioturbation, perturbation hydrodynamique) sont susceptibles de réintroduire ces éléments dans la colonne d'eau. C'est au sein de ces problématiques centrées sur le devenir des métaux présents à l'état de traces dans l'environnement aquatique que s'orientent mes recherches depuis ma thèse de doctorat commencée en 1998 (Billon, 2001). De nombreux travaux ont été entrepris dans les sédiments de surface des estuaires de l'Authie, de la Canche et de la Seine ainsi que des canaux du nord de la France et de la Belgique (Escaut, Deûle, Lys, Espierre), en partenariat avec des biologistes, des sédimentologues et des géographes. En particulier, des travaux ciblés sur le plomb et le zinc près de l'usine de Métaleurop (Boughriet et al, 2004 ; Vdovic et al., 2006), sur la répartition de l'uranium dans les sédiments estuariens (Billon et al., 2004 ; Billon et al, 2005), sur les indicateurs rédox au cours de la diagenèse précoce (Billon et al., 2002a, Billon et al., 2003) ont été réalisés. Un travail essentiel a également consisté en une meilleure compréhension du cycle du soufre dans les sédiments (Billon et al., 2001a et 2001b, 2002b), élément qui contribue fortement aux piégeages de métaux comme Cu, Cd, Pb ou Zn sous forme de sulfures (Billon et al., 2001c). Plus récemment, je mène en parallèle des recherches sur le développement de nouveaux outils analytiques [microélectrodes (Pizeta et al., 2003 ; Billon and van den Berg, 2004 ; Pizeta et al., 2005) et techniques de diffusion sur gel (Gao et al, 2006)] dans le but de réaliser des mesures in situ à l'interface eau-sédiment pour mieux appréhender les échanges entre le sédiment et la colonne d'eau. Enfin, le développement de microcapteurs m'a conduit à ouvrir très récemment une collaboration avec la Faculté de Trondheim (Norvège) pour mettre en place une station pilote autonome de mesures électrochimiques dans des environnements pollués ou à risque, afm d'obtenir en temps réel et à haute fréquence (de l'ordre de la dizaine de minutes) des renseignements sur la teneur en métaux traces dans la colonne d'eau (Skogvold et al, 2006).
Author: Gabriel Billon Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 90
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Les activités d'origine anthropique ont depuis des décennies progressivement contaminé les milieux aquatiques en divers éléments métalliques plus ou moins toxiques. De façon générale, les métaux transitent en premier lieu dans la colonne d'eau avant de s'accumuler fmalement dans la matrice sédimentaire. L'activité bactérienne dans ce compartiment ainsi que les nombreuses réactions biogéochimiques qui en découlent correspondent aux mécanismes de la diagenèse précoce et modifient plus où moins fortement l'environnement des éléments métalliques, c'est-à-dire leur répartition et donc leur (bio )disponibilité pour l'ensemble de la chaîne trophique. Par ailleurs, le piégeage des éléments présents à l'état de traces dans les sédiments n'est pas forcément définitif et des phénomènes de diffusion et/ou de convection (bioturbation, perturbation hydrodynamique) sont susceptibles de réintroduire ces éléments dans la colonne d'eau. C'est au sein de ces problématiques centrées sur le devenir des métaux présents à l'état de traces dans l'environnement aquatique que s'orientent mes recherches depuis ma thèse de doctorat commencée en 1998 (Billon, 2001). De nombreux travaux ont été entrepris dans les sédiments de surface des estuaires de l'Authie, de la Canche et de la Seine ainsi que des canaux du nord de la France et de la Belgique (Escaut, Deûle, Lys, Espierre), en partenariat avec des biologistes, des sédimentologues et des géographes. En particulier, des travaux ciblés sur le plomb et le zinc près de l'usine de Métaleurop (Boughriet et al, 2004 ; Vdovic et al., 2006), sur la répartition de l'uranium dans les sédiments estuariens (Billon et al., 2004 ; Billon et al, 2005), sur les indicateurs rédox au cours de la diagenèse précoce (Billon et al., 2002a, Billon et al., 2003) ont été réalisés. Un travail essentiel a également consisté en une meilleure compréhension du cycle du soufre dans les sédiments (Billon et al., 2001a et 2001b, 2002b), élément qui contribue fortement aux piégeages de métaux comme Cu, Cd, Pb ou Zn sous forme de sulfures (Billon et al., 2001c). Plus récemment, je mène en parallèle des recherches sur le développement de nouveaux outils analytiques [microélectrodes (Pizeta et al., 2003 ; Billon and van den Berg, 2004 ; Pizeta et al., 2005) et techniques de diffusion sur gel (Gao et al, 2006)] dans le but de réaliser des mesures in situ à l'interface eau-sédiment pour mieux appréhender les échanges entre le sédiment et la colonne d'eau. Enfin, le développement de microcapteurs m'a conduit à ouvrir très récemment une collaboration avec la Faculté de Trondheim (Norvège) pour mettre en place une station pilote autonome de mesures électrochimiques dans des environnements pollués ou à risque, afm d'obtenir en temps réel et à haute fréquence (de l'ordre de la dizaine de minutes) des renseignements sur la teneur en métaux traces dans la colonne d'eau (Skogvold et al, 2006).
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Dans les régions industrialisées les sédiments constituent souvent un réservoir important de contaminants qui peut devenir source de contamination sous certaines conditions. Le devenir de ces polluants dépend des processus chimiques et physiques se déroulant dans les sédiments et à l’interface eau-sédiment. La thèse a porté sur la caractérisation des processus sédimentaires sur des échelles de temps différentes et des modes de transfert des contaminants métalliques à l’interface eau-sédiment. Le site d’étude est compris dans un bief de la Scarpe (Nord, France). Les sédiments présentent des teneurs élevées en Zn-Pb-Cu-Cd. L’utilisation du 137Cs et du 210Pb a permis d’estimer la vitesse de sédimentation sur une échelle pluri-décennale (1-3 cm/an) et d’établir une chronologie de la pollution, largement associée aux activités humaines passées. Cependant, le refoulement actuel des eaux de ruissellement par une station de relevage contribue à dégrader encore le milieu. L’étude de la dynamique sédimentaire à l’échelle du mois a été mise en œuvre à partir d’un suivi de terrain et repose sur une utilisation originale du 7Be. On montre que les sédiments sont soumis à une alternance de périodes de dépôt/d’érosion, liée en partie aux facteurs hydrologiques et climatiques, et que la moitié des polluants métalliques récemment déposés peut repasser dans l’eau sous forme particulaire. Dans les sédiments, la dégradation de la matière organique se met rapidement en place (quelques cm) : consommation de l’oxygène (utilisation de microélectrodes) et remobilisation du Fe-Mn (utilisation de DET) ; la diffusion du Zn-Pb-Cd-Cu à travers l’interface eau-sédiment n’est que ponctuellement
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L'objectif de cette étude est d'évaluer les possibilités de décontamination des vases de dragage polluées par des métaux lourds et de déterminer leur devenir après traitement. Les travaux portent sur des sédiments d'estuaires et de canaux prélèves sur différents sites français. Dans un premier temps, les caractérisations physiques, chimiques et minérales de ces produits ont montré des pollutions complexes et parfois très marquées. Les études de spéciation menées par une succession de séparations physiques, d'observations binoculaires et d'analyses au microscope électronique a balayage et a la microsonde, ont permis de déterminer pour chaque sédiment, les principaux porteurs de métaux (microsulfures, précipitations de carbonates, adsorptions sur des grains d'oxyde de fer, particules anthropiques,...). A l'issue de ces travaux, des essais de traitement physique et physico-chimique visant à concentrer ces porteurs sur une fraction pondérale réduite, ont été effectués. La flottation a conduit aux résultats les plus prometteurs. L'efficacité de cette technique de tri est cependant très sensible à la nature des collecteurs chimiques utilises et seuls des tests d'optimisation sont en mesure de parfaire leur choix. Par ailleurs, selon les objectifs de décontamination fixés, des séparations gravimétriques ou densimétriques complémentaires peuvent permettre d'affiner le traitement. Dans un troisième temps, le devenir des matériaux traités a été étudié sur le plan du comportement mécanique. Avec des fractions fines souvent importantes, la consolidation de ces produits est très lente. Pour prédire son évolution dans le temps, une étude expérimentale a été menée en centrifugeuse sous macrogravité. Les degrés de consolidation atteints en fin d'essai (90% après un temps équivalent de 900 jours) et les tassements mesures (70% de la hauteur initiale) ont montré la lenteur et l'importance du phénomène étudié.
Author: U. Förstner Publisher: Springer Science & Business Media ISBN: 3642693857 Category : Science Languages : en Pages : 502
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Aquatic chemistry is becoming both a rewarding and substantial area of inquiry and is drawing many prominent scientists to its fold. Its literature has changed from a compilation of compositional tables to studies of the chemical reactions occurring within the aquatic environments. But more than this is the recognition that human society in part is determining the nature of aquatic systems. Since rivers deliver to the world ocean most of its dissolved and particulate components, the interactions of these two sets of waters determine the vitality of our coastal waters. This significant vol ume provides not only an introduction to the dynamics of aquatic chem istries but also identifies those materials that jeopardize the resources of both the marine and fluvial domains. Its very title provides its emphasis but clearly not its breadth in considering natural processes. The book will be of great value to those environmental scientists who are dedicated to keeping the resources of the hydrosphere renewable. As the size of the world population becomes larger in the near future and as the uses of materials and energy show parallel increases, the rivers and oceans must be considered as a resource to accept some of the wastes of society. The ability of these waters and the sediments below them to accommodate wastes must be assessed continually. The key questions relate to the capacities of aqueous systems to carry one or more pollutants.
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La contamination des sols et sédiments par les métaux lourds toxiques est préoccupante car ces éléments chimiques ne sont pas dégradables. sont-ils remobilisables si les conditions physico-chimiques du milieu sont amenées à être modifiées? Comment peut-on les extraire des solides pour réhabiliter le milieu naturel?
Author: François Bordas Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 170
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CE TRAVAIL CONCERNE LA REMOBILISATION DE CU, PB, ZN ET CD A PARTIR DE SEDIMENTS POLLUES EN PRESENCE D'ACIDE ETHYLENEDIAMINETETRAACETIQUE (EDTA) ET D'ACIDE NITRILOTRIS (METHYLENEPHOSPHONIQUE) (ATMP). L'ETUDE DE SEDIMENTS D'UNE RIVIERE (LE PALAIS) A MONTRE UNE FORTE ACCUMULATION DE METAUX ; LEUR SPECIATION LAISSE ENVISAGER DES RISQUES IMPORTANTS DE SOLUBILISATION ET DE BIODISPONIBILITE. LA CONSERVATION DES ECHANTILLONS A ETE OPTIMISEE. LE SECHAGE A L'AIR EST APPARU COMME LA METHODE LA PLUS ADAPTEE PARMI CELLES QUI ONT ETE ETUDIEES (AIR, ETUVE ET LYOPHILISATION), NEANMOINS AUCUNE DE CES METHODES NE PERMET DE CONSERVER PARFAITEMENT L'INTEGRITE DES ASSOCIATIONS METAUX/SEDIMENTS. LES CONDITIONS DE SECHAGE AINSI PRECISEES, LES PROPRIETES DE SURFACE DES SEDIMENTS ONT ETE DETERMINEES, LES FONCTIONS ACIDE-BASE DE SURFACE POUVANT ETRE DECRITES D'UNE FACON GLOBALE AVEC SEULEMENT DEUX VALEURS DE PKA#S. LA REMOBILISATION A ENSUITE ETE OBSERVEE EN FONCTION DU TEMPS DE CONTACT EN PRESENCE ET EN ABSENCE DE COMPLEXANT. ELLE SE COMPOSE D'UNE ETAPE RAPIDE (
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Les sols et les sédiments de rivières sont à la fois sources et réceptacles de polluants issus du fond géochimique ou de pollutions anthropiques. Ils contiennent différentes phases minérales et organiques porteuses d'éléments en traces métalliques (ETM) et de polluants organiques varies. L'activité microbienne joue un rôle majeur dans les cycles biogéochimiques de ces composes, par le jeu des interactions micro-organismes-minéraux-matières organiques. L’influence de la biodégradation des matières organiques (MO) complexes sur le devenir des métaux et des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) est étudiée dans deux systèmes continentaux contrastes : un ferralsol de Nouvelle-Calédonie et un sédiment de rivière de lorraine. Des incubations permettent le suivi et la quantification de l'activité microbienne ainsi que la définition des mécanismes et paramètres impliques dans l'évolution des polluants au cours de la biodégradation des mo. L’accent est mis sur le couplage de certaines étapes du cycle du carbone avec les cycles des métaux. Les résultats montrent que la nature des MO et la quantité d'accepteurs d'électrons disponibles dans le milieu contrôlent l'activité microbienne aérobie et anaérobie. En aérobiose, la dégradation des composes organiques s'accompagne de la dissolution des carbonates et des sulfures présents dans le milieu. La réduction bactérienne de FE et MN entraine la solubilisation des ETM associes a leurs oxydes, notamment lorsque l'activité microbienne est stimulée par l'apport d'un substrat organique facilement métabolisable. La réduction des sulfates contribue à la précipitation de certains ETM. L’étude du statut des métaux dans la phase solide montre une réorganisation de ceux-ci au profit de compartiments plus réactifs et plus labiles au cours de l'altération microbienne. Enfin, l'activité microbienne entraine la dissipation des HAP du sédiment, même des plus lourds, en aérobiose et dans une moindre mesure en anaérobiose.
Author: Cédric Gabelle Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 36
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Ce travail porte sur l'étude de la contamination métallique des sédiments. Il s'inscrit dans le cadre du programme de recherche INTERREG III STARDUST qui s'intéresse au devenir des contaminants métalliques dans les sédiments de la zone transfrontalière Franco-Belge. Des sédiments ont ainsi été prélevés sur les différents sites d'étude situés dans le bassin de l'Escaut. L'étude menée sur les sédiments de la Deùle a notamment permis de mettre en évidence une forte contamination par les métaux (Pb, Zn, Cd .. ) surtout au voisinage de l'ancienne usine Métaleurop. Cependant, ces sédiments ne semblent présenter un caractère toxique que dans la zone située à proximité de Métaleurop, en dehors de cette zone, la majorité des métaux "disponibles" est piégée dans les phases soufrées du sédiment. De plus, les études de remobilisation ont montré que les sédiments contaminés de Métaleurop ne relarguent pas de quantités importantes de métaux dans l'eau du canal. Il est même intéressant de constater que lors du mélange des scories et des sédiments avec l'eau du canal, une quantité importante des métaux relargués par les scories est piégée par les sédiments. Enfin, des techniques d'échantillonnage in situ basées sur la diffusion au travers d'un gel (DET et DGT) ont été utilisées sur les sédiments de l'Escaut et de la Lys afin de réaliser des profils de métaux et d'anions dans les eaux interstitielles à une échelle millimétrique. Ces résultats ont notamment permis de mettre en avant l'association de certains contaminants avec les phases porteuses du sédiment tels que les oxydes de fer et de manganèse permettant une meilleure compréhension des processus se déroulant à l'interface eau-sédiment.
Author: Ludovic Lesven Publisher: ISBN: Category : Languages : en Pages : 55
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La contamination de l'environnement aquatique par les éléments traces métalliques (ETM) est un des problèmes majeurs auxquels est confrontée la société actuelle. Ces métaux transitent dans la colonne d'eau avant de s'accumuler dans les sédiments où ils sont impliqués dans de nombreuses réactions biogéochimiques susceptibles de modifier plus ou moins fortement leur spéciation et donc leur (bio)disponibilité pour l'ensemble du réseau trophique. C'est au sein de ces problématiques centrées sur le devenir des ETM dans l'environnement aquatique que s'oriente ce travail de recherche. Inscrites dans le programme européen INTERREG-III Stardust, nos recherches ont été menées principalement dans trois sites d'études transfrontaliers franco-belge: l'Escaut, la Lys et !'Espierre. La distribution des ETM dans les sédiments des 3 sites a mis en évidence une forte contamination par le cadmium. Cependant, ces sédiments sont caractèrisés par un bon piégeage des ETM par les sulfures (principalement Cd, Cu, Pb et Zn) et dans une moindre mesure Ni et Co, plus labiles. Différents indices de qualité des sédiments et des eaux interstitielles ont ici été utilisés et ont montré que les sédiments de l'Espierre paraissaient peu toxiques en raison des fortes teneurs en AVS alors que les eaux interstitielles l'étaient davantage à cause d'une dureté relativement faible. D'autre part, la mise au point de DGT-AgI pour la mesure des sulfures a été mise en application et a permis de mettre en évidence l'effet saisonnier sur la production de sulfures dans les sédiments de la Mer du Nord. Parallèlement à ces recherches, le développement de microélectrodes d'or a finalement permis de suivre en continu dans la colonne d'eau, la concentration en Zn et Pb à des concentrations de l'ordre du ppb et des essais ont été réalisés directement dans le sédiment.
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Cette étude vise à déterminer les conséquences de la fertirrigation sur un sol sableux à l’île de Porquerolles (France), sur d’une part, une parcelle de pêchers irriguée par les eaux de lagunes depuis 15 ans, et d’autre part, sur une parcelle non irriguée prise comme référence. Le suivi des propriétés physico-chimiques des sols a été effectué en fonction du temps (approximativement tous les trois mois pendant deux ans) et de la profondeur (entre 0-20 cm, 20-40 cm et 40-60 cm). Dans le but d’étudier le rôle de la matière organique naturelle dans le transfert des polluants métalliques, notamment le cuivre, le chrome, le plomb et le cadmium, des extractions séquentielles ont été faites pour les métaux et pour la matière organique du sol. Les expériences de batch (mode statique) et de colonne (mode dynamique) nous ont permis d’étudier les interactions entre les métaux et le sol. L’existence d’une compétition a été mise en évidence en mode statique et en mode dynamique entre le cuivre et le chrome. La validation de nos résultats expérimentaux obtenus par les expériences de batch et de colonnes, a été effectuée avec les codes géochimiques PHREEQC et STAINMOD. Enfin, cette étude sur le transfert des métaux dans le sol faite au laboratoire a été complétée par une étude in situ. Les deux parcelles d’étude ont été équipées par des tensiomètres, des humidimètres et des lysimètres. Toutes les données obtenues ont permis de suivre le profil des métaux, du carbone organique dissous et des majeurs dans la solution du sol et de calculer le bilan hydrique du sol
Author: Gabriel Billon
Author: Gabriel Billon
Author: Mathilde Zebracki
Author: Franck Marot
Author: U. Förstner
Author: Monika Dupuy-Kedziorek
Author: François Bordas
Author: Cécile Quantin
Author: Cédric Gabelle
Author: Ludovic Lesven
Author: Lobna Gharbi Tarchouna