Étude des métaux (Cd, Cu, Fe, Mn, Pb et Zn) dans les eaux et les matières en suspension de la basse-Loire PDF Download
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Book Description
La répartition des métaux dans les eaux et les M.E.S de la Loire est soumise aux variations des principaux paramètres géochimiques. Les concentrations metalliques sont liées au débit fluvial. Dans les eaux, le cadmium et le zinc croissent avec les débits, alors que le cuivre, le fer, le manganèse et le plomb diminuent quand le débit augmente. Dans les MES tous les métaux augmentent avec les débits. 2 secteurs de l'estuaire sont le siège d'accumulations métalliques : Nantes, l'Indre à Cordemais. Les corrélations existant entre les métaux et les paramètres géochimiques des eaux et des MES étudioées permettent d'en préciser l'origine naturelle ou anthropique.
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La répartition des métaux dans les eaux et les M.E.S de la Loire est soumise aux variations des principaux paramètres géochimiques. Les concentrations metalliques sont liées au débit fluvial. Dans les eaux, le cadmium et le zinc croissent avec les débits, alors que le cuivre, le fer, le manganèse et le plomb diminuent quand le débit augmente. Dans les MES tous les métaux augmentent avec les débits. 2 secteurs de l'estuaire sont le siège d'accumulations métalliques : Nantes, l'Indre à Cordemais. Les corrélations existant entre les métaux et les paramètres géochimiques des eaux et des MES étudioées permettent d'en préciser l'origine naturelle ou anthropique.
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Afin de contribuer à l’évaluation du risque environnemental lié à la contamination des sols par les métaux, la connaissance de leur spéciation, ainsi que des facteurs contrôlant leur mobilité et leur biodisponibilité dans des sols non anthropisés est nécessaire. Ce travail a permis de déterminer les caractéristiques physico-chimiques des eaux de subsurface circulant dans un sol non anthropisé de type Planosol (Massif Central, France) et de quantifier les processus de régulation de la mobilité de certains métaux traces (Cd, Cu, Pb, Zn) dans les solutions du sol. Les Planosols se définissent par leur morphologie et leur fonctionnement hydrique particulier où les horizons supérieurs perméables présentent un excès d’eau en hiver et au printemps. Trois stations ont été choisies en fonction de la topographie au niveau desquelles les eaux du sol ont été prélevées, de 2004 à 2006 pendant la période de saturation des sols, dans deux horizons différents : dans l’horizon éluvial appauvri et blanchi et dans l’horizon concrétionné riches en oxyhydroxydes de fer et de manganèse. L’objectif de ce travail était d’étudier, au sein de ces horizons, la distribution de Cd, Cu, Pb et Zn dans les solutions du sol et de déterminer les propriétés de complexation et d’adsorption de la matière organique (MO) et des particules minérales (oxyhydroxydes de fer, de manganèse et d’aluminium, argiles) vis-à-vis de ces métaux. Les ETM sont présents sous différentes espèces dissoutes et particulaires. Cette distribution est le résultat de processus physiques, chimiques et biologiques qui sont contrôlés par de nombreux facteurs (pH, pe, nature et teneur en particules, concentrations en cations majeurs, en ligands inorganiques et organiques dissous, ...). Deux approches ont été couplées pour étudier la spéciation des métaux (Cd, Cu, Pb et Zn) dans les solutions du sol : (1) exploitation des données acquises sur le terrain (analyse de leurs concentrations totales dans les fractions dissoute et particulaire) puis recherche de liens avec les autre composés présents dans la solution, et (2) détermination expérimentale de leurs affinités potentielles avec la MO par voltamétrie et potentiométrie afin d’acquérir des grandeurs (constantes de complexation et concentration de sites) permettant de déterminer la spéciation potentielle de ces éléments par calcul thermodynamique (PHREEQCI). L’approche analytique a montré l’importance des particules, notamment dans l’horizon concrétionné, qui constituent un support pour le transfert des métaux. En effet, les ETM sont significativement corrélés aux éléments tels que le fer, l’aluminium, le silicium ainsi qu’au carbone organique particulaire, mettant en évidence plusieurs processus, notamment des réactions d’adsorption sur les argiles ou gels de silice, sur les oxydes ou oxyhydroxydes de fer et d’aluminium et sur la matière organique. Ces composés peuvent être présents sous formes de particules simples ou de particules mixtes car leurs comportements semblent liés. Par contre, pour les espèces métalliques dissoutes, aucun processus prépondérant n’a été mis en évidence, ce qui peut s’expliquer par une compétition entre les différents mécanismes impliqués dans la distribution des éléments en solution, ou bien par un déséquilibre chimique (ou thermodynamique) global du système étudié. L’approche expérimentale a permis de mettre en évidence en solution des réactions potentielles entre les métaux et la matière organique dissoute, notamment des réactions de complexation, dans le cas de Cd, Cu, Pb et Zn, ainsi que des réactions d’adsorption, uniquement dans le cas du cuivre. Le couplage de ces deux approches a permis de mettre en évidence une compétition entre les réactions à l’interface solide-solution et les réactions en solution dans les deux horizons de sol étudiés. Dans l’horizon concrétionné, les métaux (principalement Cu, Pb et Zn) ont des affinités beaucoup plus fortes pour les réactions de surface avec les particules (minérales et/ou organiques) que pour les réactions de complexation en solution. La compétition est donc en faveur des particules qui jouent ici un rôle prépondérant car elles contrôlent la spéciation de ces métaux. La distribution des métaux traces dans les deux horizons étudiés est différent. Les résultats montrent que la composition chimique des solutions est principalement liée à la texture du sol (et donc la porosité) et à l’hydrodynamique du système. En effet, ces deux paramètres vont réguler la distribution des éléments en solution
Author: Nicolas Flipo Publisher: Springer Nature ISBN: 3030542602 Category : Science Languages : en Pages : 430
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This open access book reviews the water-agro-food and socio-eco-system of the Seine River basin (76,000 km2), and offers a historical perspective on the river’s long-term contamination. The Seine basin is inhabited by circa 17 million people and is impacted by intensive agricultural practices and industrial activities. These pressures have gradually affected its hydrological, chemical and ecological functioning, leading to a maximum chemical degradation between the 1960s and the 1990s. Over the last three decades, while major water-quality improvements have been observed, new issues (e.g. endocrine disruptors, microplastics) have also emerged. The state of the Seine River network, from the headwaters to estuary, is increasingly controlled by the balance between pressures and social responses. This socio-ecosystem provides a unique example of the functioning of a territory under heavy anthropogenic pressure during the Anthropocene era. The achievements made were possible due to the long-term PIREN Seine research program, established in 1989 and today part of the French socio-ecological research network “Zones Ateliers”, itself part of the international Long-term Socio-economic and Ecological Research Network (LTSER). Written by experts in the field, the book provides an introduction to the water budget and the territorial metabolism of the Seine basin, and studies the trajectories and impact of various pollutants in the Seine River. It offers insights into the ecological functioning, the integration of agricultural practices, the analysis of aquatic organic matter, and the evolution of fish assemblages in the Seine basin, and also presents research perspectives and approaches to improve the water quality of the Seine River. Given its scope, it will appeal to environmental managers, scientists and policymakers interested in the long-term contamination of the Seine River.
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L'ETUDE DE LA QUALITE DU LOT ET DU RIOU MORT MONTRE QUE LES MESURES PRISES POUR LIMITER LA POLLUTION METALLIQUE ONT REDUIT DE MANIERE SIGNIFICATIVE LES CONCENTRATIONS DE ZN ET CD EN SOLUTION. PENDANT NOTRE ETUDE, LES CONCENTRATIONS MOYENNES DE ZN ET CD EN SOLUTION DANS LE RIOU MORT ONT ETE RESPECTIVEMENT DE 2,8 PPM ET 87.10#-#3 PPM. LES CONCENTRATIONS SONT FORTEMENT DEPENDANTES DU DEBIT DU RUISSEAU. LA PRECIPITATION DE ZNCO3 ET CDCO3 PEUT AUSSI PARFOIS CONTROLER LA SOLUBILITE DES METAUX. DANS LE LOT EN AVAL DE LA CONFLUENCE AVEC LE RIOU MORT, LA DILUTION PARTICIPE A LA BAISSE DES TENEURS, MAIS D'AUTRES PHENOMENES DOIVENT AUSSI INTERVENIR (ADSORPTION ?). LA CONCENTRATION MOYENNE DE ZN A ETE DE 25.10#-#3 PPM TANDIS QUE LE CD ETAIT FREQUEMMENT INFERIEUR A NOTRE LIMITE DE DETECTION (0,5 10#-#3 PPM). DES VARIATIONS PONCTUELLES ET SAISONNIERES DE LA PHYSICO-CHIMIE DE L'EAU ONT ETE MISES EN EVIDENCE. DANS LES SEDIMENTS RECENTS LES CONCENTRATIONS MOYENNES SONT ENCORE ELEVEES: 100 ET 20 PPM DE CD, 4200 ET 1020 DE ZN ET, 330 ET 140 DE PB, RESPECTIVEMENT DANS LE RIOU MORT ET A CAPDENAC-GARE. IL EXISTE VRAISEMBLABLEMENT PLUSIEURS TYPES D'ASSOCIATIONS ENTRE LES METAUX LOURDS ET DIVERS COMPOSANTS DES SEDIMENTS (MATIERE ORGANIQUE, OXYDES DE FER, CARBONATES). DES VARIATIONS SAISONNIERES ET SYNCHRONES DES CONCENTRATIONS EN ZN, CD ET PB DANS LES SEDIMENTS DU LOT A CAPDENAC-GARE ONT ETE MISES EN EVIDENCE. LE TRANSPORT DES METAUX LOURDS SE FAIT PRINCIPALEMENT SOUS FORME PARTICULAIRE. L'ETUDE DES RELATIONS ENTRE LE LOT ET LA NAPPE ALLUVIALE DE CAPDENAC-GARE MONTRE QU'UNE FRACTION IMPORTANTE DE L'EAU POMPEE DANS LE CHAMP CAPTANT PEUT PROVENIR DE LA RIVIERE VIA LES BERGES. DANS LES BERGES ET L'AQUIFERE, LA MINERALISATION DE LA MATIERE ORGANIQUE PAR LES MICRO-ORGANISMES PEUT ENTRAINER LOCALEMENT UNE REDUCTION DES CONDITIONS D'OXYDOREDUCTION PROVOQUANT UNE MISE EN SOLUTION DU MANGANESE NATURELLEMENT PRESENT DANS LES SEDIMENTS. PRES DES BERGES, CES CONDITIONS ASSEZ REDUCTRICES, APPARAISSENT LORSQUE LA TEMPERATURE DE L'EAU EST SUPERIEURE A 10C. ELLES NE SEMBLENT PAS AVOIR PROVOQUE LA REMOBILISATION DES METAUX LOURDS PRESENTS DANS LES SEDIMENTS DU LOT ET LEUR TRANSPORT JUSQU'AUX OUVRAGES SITUES A PROXIMITE DE LA RIVIERE. LES EXPERIENCES D'ACIDIFICATION EN LABORATOIRE CONFIRMENT QUE DANS LE RIOU MORT, LES CARBONATES CONTROLENT LA SOLUBILISATION DU ZN ET CD LORSQUE LE PH EST SUPERIEUR A 5,5 (ZN) ET 6,5 (CD). DANS LE LOT, ET POUR DES PH FAIBLES DANS LE RIOU MORT, LES METAUX LOURDS SEMBLENT CONTROLES PAR L'ADSORPTION
Author: Brigitte Yvon
Author: Brigitte Yvon
Author: Aurélie Pelfrène
Author: Yvan Jobin
Author: F-F. Chiffoleau
Author: Isabelle Truquet
Author: Auguste Hollard
Author: Nicolas Flipo
Author: CHARLOT M.
Author: Clotilde Bertin
Author: Cheick Abdoul Kounta Samoura