Mobilité des éléments traces métalliques dans les sédiments PDF Download

Author: Catherine-G
Publisher: Omn.Univ.Europ.
ISBN: 9786131504013
Category : Literary Criticism
Languages : fr
Pages : 280

View

Book Description
Les activités humaines peuvent entraîner une pollution en éléments traces métalliques (ETM) des sédiments fluviaux. Une partie de ces ETM peut être remobilisée et constituer un danger pour les organismes vivants. L'objectif de cette thèse a été de comprendre et d'évaluer l'importance de certains processus microbiens et chimiques de mobilité des ETM en conditions anaérobies. Des sédiments de Seine et de Marne ont d'abord été incubés afin d'étudier la corrélation entre le métabolisme microbien et le comportement des métaux. Une forte solubilisation des métaux associée à une activité fermentaire a été observée avec la production d'acides organiques. L'importance de l'activité ferri-réductrice a ensuite été mise en évidence avec l'identification de Clostridium butyricum et Paenibacillus polymyxa. Enfin, les impacts directs (réduction enzymatique) et indirects (propriétés des acides organiques produits) de P. polymyxa et C. butyricum sur la mobilité des ETM ont été comparés. Il en résulte que la réduction enzymatique microbienne est le principal mécanisme de dissolution des ETM en milieu anaérobie.

Author: Catherine Gounou
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 0

View

Book Description
Les activités anthropiques entraînent une contamination des sédiments de rivière en de nombreux polluants et en particulier en éléments traces métalliques (ETM). Si la majorité des ETM se retrouvent piégés dans les sédiments, ceux-ci peuvent être remobilisés et passer en solution dans certaines conditions physico-chimiques et sous l'action des microorganismes autochtones. Les métaux relargués peuvent alors constituer un danger potentiel pour les organismes vivants dans les sédiments et dans la colonne d'eau. Dans le cas des sols, l'impact de l'activité microbienne autochtone sur la mobilité des ETM a souvent été rapporté. Cependant une telle activité de solubilisation n'a été que rarement étudiée dans le cas des sédiments. Une telle connaissance est pourtant importante pour la prédiction du comportement des métaux contenus dans les sédiments et la gestion de ces derniers, notamment lors de leur stockage suite aux opérations de dragage. Dans ce contexte, l'objectif de cette thèse a été de comprendre et d'évaluer l'importance de certains des processus microbiens et chimiques de mobilité des ETM dans les sédiments en conditions anaérobies. La première phase de notre étude qui a consisté à incuber des sédiments de Seine et de Marne en milieu anaérobie dopé en glucose avait pour objectif d'étudier la corrélation entre le métabolisme microbien et le comportement des métaux en solution et dans les sédiments. Dans ces conditions opératoires, une forte solubilisation du fer et du manganèse (sous forme réduite) associée à une solubilisation de métaux traces (Co, Cu, Ni) a été mise en évidence, ce qui a laissé supposer l'intervention de bactéries ferri-réductrices dans les phénomènes observés. Une activité fermentaire importante a été observée et caractérisée par la production d'acides organiques majoritaires tels que les acides acétique et butyrique. Un tel résultat souligne l'importance des bactéries fermentatrices dans les phénomènes de dissolution observés. La deuxième étape de ce travail a consisté à confirmer l'importance de l'activité ferri-réductrice et à en identifier les acteurs principaux. Les analyses moléculaires menées ont montré que les bactéries ferri-réductrices majoritairement identifiées, appartiennent aux espèces Clostridium butyricum et Paenibacillus polymyxa. L'utilisation d'un modèle géochimique nous a permis de montrer que les voies métaboliques supportant la réduction du fer et la mobilité des métaux étaient les fermentations butyrique et acétique. La troisième étape a consisté à comparer les impacts directs (réduction enzymatique) et indirects (propriétés des acides organiques produits) de Paenibacillus polymyxa et Clostridium butyricum sur la mobilité du fer, du manganèse et des autres métaux. Une telle étude a montré que les acides organiques produits (acétique, lactique, succinique, propionique et butyrique) ont un très faible impact sur la solubilisation aux pH rencontrés dans les sédiments et que la réduction enzymatique microbienne est le principal mécanisme de dissolution des éléments métalliques en milieu anaérobie.

Author: Valérie Devallois
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages :

View

Book Description
Dans les cours d’eau, les éléments traces métalliques (ETM) sont transférés sous formes dissoutes et/ou fixées aux particules. Sous cette dernière forme, ils peuvent s’accumuler dans les zones sédimentaires et constituer des stocks de polluants. A terme, ces stocks peuvent poser un risque pour la qualité des hydrosystèmes si des changements environnementaux conduisent à accroître leur mobilité. Dans ce contexte, ces travaux ont concerné la mobilité par diffusion interstitielle. Pour cela, il est important de connaitre comment les ETM se répartissent entre leurs formes mobiles. Ce fractionnement dissous – particulaire des ETM est régi par les réactions de sorption à la surface des particules. Ces réactions dépendent des conditions physico-chimiques du milieu et sont fortement influencées par les processus biogéochimiques de la diagénèse précoce. Afin d’appréhender ces processus, ce travail s’appuie sur une approche mixte qui associe terrain, analyse et modélisation. La partie terrain a impliqué 9 campagnes de prélèvements de carottes de sédiment (Durance et Rhône). Ces échantillons ont été analysés selon un protocole qui permet d’obtenir les distributions verticales des paramètres physico-chimiques, des nutriments et des formes solide - liquide des ETM ciblés. L’analyse et l’interprétation de ces résultats expérimentaux s’appuient sur un modèle qui a été développé au cours de cette étude et qui intègre : un modèle de diffusion interstitielle, un modèle biogéochimique, un modèle de calcul du pH et un modèle d’échanges solide – liquide. Les résultats mettent en évidence que la disponibilité des ETM considérés est fortement liée au comportement des phases porteuses biogéochimiques et que la mobilité par diffusion interstitielle dépend essentiellement des caractéristiques granulométriques qui conditionnent à la fois la diffusion et la distribution des phases porteuses biogéochimiques.

Author: Ludovic Lesven
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : en
Pages : 55

View

Book Description
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.

Author: Mariam Hamzeh
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : en
Pages :

View

Book Description
The present work is a part of TOXSEINE project included in “Seine-aval IV Program”. The main focal points of the research are: study of the behavior and the toxicity of trace metals at water-sediment interface of the Seine estuary. Our work is conducted on different sites along the estuary reaching the mudflat of the river. The following study has revealed high levels of metal contamination in Seine sediment especially with Hg, Cd, Cu, Pb, Zn particularly in the upstream river. Other part of the work is devoted for the study of the disponibility and toxicity of metals by calculation of toxicity index and the use of bioessay (Microtox test). The accumulated trace metals in sediment represent a source of pollution and a potential threat to aquatic ecosystem especially during their release due to sediment resuspension caused by tide effect, traffic boat and dredging activities. For these reasons, the mobility of ETM is studied taking into consideration: adsorption phenomena, desorption, kinetics of metal release. The results have indicated an important lability of metals (Cd, Pb, Cu) and positive correlation between the chemical contamination and the biological response.

Author: Amonda El Houssainy
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 0

View

Book Description
La mer Méditerranée (MS) est une mer semi-fermée divisée en deux bassins: le bassin occidental et le bassin oriental. Les deux sites méditerranéens étudiés dans cette thèse sont au nord-ouest de MS et sud-est de France pour la rade de Toulon et à l'est de MS, Liban pour la baie de St-Georges. Les deux sites sont soumis à une forte densité de population le long de la côte et, sont exposés à de nombreuses activités anthropiques (telles que le tourisme, les transports maritimes, l'aquaculture, les rejets d'eaux usées et des activités industrielles) contaminant l'environnement (colonne d'eau, sédiments, biote, etc.) avec différents contaminants tels que les éléments traces métalliques et métalloïdes (ETMM). Chaque site est caractérisé par la présence d'un fleuve urbanisé: le Las (France) et le fleuve Beyrouth (Liban). Les sédiments sont considérés comme une source secondaire de contamination en raison des processus biogéochimiques influençant la mobilité des ETMM dans les sédiments. Dans ce contexte, les objectifs de cette thèse sont (1) d'étudier la contamination des ETMM le long des rivières et dans les deux baies; (2) d'élucider l'influence de la diagenèse précoce sur la mobilité des ETMM; et (3) de caractériser la matière organique sédimentaire dans les deux sites. Pour ces raisons, des sédiments superficiels, des carottes sédimentaires, des eaux superficielles et interstitielles ont été collectés le long des deux rivières et dans les deux sites durant la période 2016-2018. Les échantillons de sédiments et d'eaux ont été analysés pour déterminer leurs principaux paramètres physiques, nutriments, carbone organique (dissous et particulaire) et les éléments majeurs/traces. Les résultats ont montré que les processus de la diagenèse précoce contrôlent fortement la mobilité de la ETMM dans les sédiments. De plus, les résultats ont confirmé que la rade de Toulon est fortement contaminée suite à la deuxième guerre mondiale mais aussi aux activités contemporaines, et que les apports du Las ne contribuent et n'affectent pas de manière significative les sédiments de la baie de Toulon. Quant à la baie de St-Georges, il a été constaté qu'elle est impactée par plusieurs activités (effluents industriels rejetés sans traitement, ruissellement de la zone agricole) transportées par le fleuve Beyrouth et/ou par des apports directs (décharge côtière).

Author: Erwan Tessier
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 0

View

Book Description
L'étude réalisée porte sur l'évaluation du niveau de contamination par les éléments traces métalliques (ETM) des sédiments de la rade de Toulon, une rade semi-fermée soumise à un fort impact anthropique. Le prélèvement de carottes d'interface en 52 points répartis sur l'intégralité de la Rade a permis d'établir une cartographie précise des caractéristiques sédimentaires et des teneurs en métaux/métalloïdes. Les résultats obtenus sur les sédiments de surface ont montré l'état de contamination significatif de la rade (en particulier en Cu, Hg, Pb, et Zn), notamment dans les zones les plus enclavées de la petite rade, où les teneurs peuvent dépasser de plusieurs ordres de grandeur les limites définies par la législation en vue d'opérations de dragage. La distribution de la contamination observée a clairement indiqué un export de la petite vers la grande rade (normalement moins exposée), probablement gouverné par des processus hydrodynamiques responsables de la remise en suspension du sédiment contaminé. Les profils sédimentaires de carottes d'interface prélevées dans des zones de contamination contrastée ont révélé la présence systématique de pics de contamination dans les 20 premiers cm. Compte tenu des taux de sédimentation déterminés, ceci démontrerait que la rade a été soumise à un épisode de multi-contaminations majeur, probablement lié aux conséquences de la 2nde guerre mondiale. L'analyse des eaux interstitielles et surnageantes (paramètres physico-chimiques, majeurs, traceurs diagénétiques et ETM) de ces carottes d'interface a permis d'étudier la mobilité des ETM dans le sédiment. Les profils obtenus apparaissent essentiellement contrôlés par des mécanismes diagénétiques et démontrent le rôle exercé par les principales phases porteuses présentes dans le sédiment (oxy-hydroxydes de Fe et de Mn, sulfures) sur la mobilité des ETM. La modélisation de ces profils a permis d'évaluer les flux diffusifs à l'interface eau sédiment, afin de déterminer l'action du sédiment, en tant que puits ou source de contamination pour la colonne d'eau. Les flux diffusifs sortant calculés apparaissent relativement faibles en comparaison des teneurs totales mesurées dans le sédiment, démontrant que la majorité des ETM est fortement immobilisée dans le sédiment.Enfin, ce travail a été complété par des expériences de remise en suspension en laboratoire et sur le terrain, visant à simuler différents scénarios possibles (tempête,trafic maritime, dragage). Dans les conditions étudiées, si pour certains ETM la remobilisation en solution est faible (ex. As, Hg), elle peut au contraire être très significative pour d'autres (ex. Cd, Cu, Pb) conduisant à une contamination non négligeable de la colonne d'eau.

Author: Arnaud Schneider
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 0

View

Book Description
La contamination en éléments traces métalliques (ETM) des sols constitue un problème environnemental majeur qui réside principalement dans le risque de leur transfert vers les eaux superficielles et souterraines et/ou vers la chaîne alimentaire. L'objectif principal de ce travail était de comprendre le comportement des ETM dans des sols impactés par une usine de recyclage de batteries au plomb localisée dans les Ardennes. Sur une zone de 17 ha environnant l'usine, la répartition spatiale des teneurs en ETM étudiée par fluorescence X portable a révélé que les sols étaient majoritairement impactés par Pb et dans une moindre mesure par Cd, Cu, Ni, Sb, Sn et Zn. Une méthode géostatistique a permis d'identifier l'origine industrielle ou lithogénique de la plupart des ETM précédemment cités. A partir de cette cartographie, de la nature des sols et du mode d'occupation, le comportement des ETM a été étudié le long de six profils pédologiques. Le calcul des coefficients de distribution a permis de mettre en évidence une mobilité importante des ETM liée au caractère acide des sols (pH 4-5). Quel que soit le profil étudié, Cd présentait la mobilité la plus élevée, suivi de Zn, Ni, Pb et Cu. Le couplage de méthode expérimentale (soil-column Donnan membrane technique) et de modélisation géochimique a permis de préciser que Cd, Ni et Zn étaient totalement sous forme libre, Pb majoritairement sous forme libre mais également associé aux acides fulviques et Cu principalement associé aux acides fulviques dans la solution du sol. La répartition de Pb dans la phase solide des horizons de surface a également été déterminée en combinant des méthodes chimiques (extractions séquentielles), des méthodes physiques (MEB-EDS, microspectrométrie Raman) et de la modélisation. Le plomb était majoritairement associé à la matière organique et, dans une moindre mesure, aux oxydes de manganèse. Aucune des phases cristallines riches en plomb potentiellement émises par ce type d'industrie n'a été identifiée, ce qui suggère que Pb a été redistribué dans les sols à partir de ces phases. Ce travail insiste sur l'importance de l'étude conjointe des sols et de leur solution pour mieux comprendre le comportement des ETM, évaluer les risques et proposer d'éventuelles solutions de remédiation.

Author: Denis Baize
Publisher: Editions Quae
ISBN: 9782738009937
Category : Technology & Engineering
Languages : fr
Pages : 584

View

Book Description
Ce livre expose des travaux scientifiques récents, applications au plan local de méthodes d'intérêt général : possibilités, limites des techniques modernes et précautions à prendre ; études de cas dans lesquels les raisonnements de la pédologie et les caractéristiques des sols permettent l'interprétation des teneurs en éléments traces. En quatre parties - écosystèmes peu anthropisés, sols agricoles modérément contaminés par des pratiques courantes, sols fortement contaminés par des activités industrielles et méthodes de réhabilitation, étude de la mobilité des éléments traces dans les sols et de leur biodisponibilité - un ouvrage destiné à un large public d'ingénieurs de disciplines diverses.

Author: Lucie Monnin
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : en
Pages : 0

View

Book Description
La resuspension de sédiments contaminés peut entraîner le relargage d'éléments traces métalliques (ETM) dans la phase dissoute. Pour anticiper le risque de remobilisation des ETM lors de la vidange des retenues de barrages et créer un modèle géochimique permettant de prédire ce risque, des expériences de resuspension de sédiments provenant de trois retenues ont été réalisées pendant une semaine dans un réacteur. Le pH et le potentiel redox ont été suivis en continu et des échantillons ont été prélevés afin de mesurer l'évolution des ETM dissous. Trois grandes tendances d'évolution des ETM ont été mises en évidence et ne sont pas modifiées par les variations des masses de sédiment en suspension (entre 2 et 9 g/L): 1) Cr, Cd et Zn ne sont pas relargués. 2) Mn, Fe Co, Pb, ainsi que As pour deux retenues, augmentent puis diminuent au cours du temps. Ces éléments sont contrôlés par les oxyhydroxydes de Fe et de Mn et l'évolution du potentiel redox dans la solution. 3) Mo, Al, ou As pour une retenue, continuent d'augmenter à la fin des expériences, révélant des processus de relargage plus lents et une stabilisation dans la phase dissoute. Dans les trois retenues, As est l'élément le plus fortement et durablement relargué. Ces données expérimentales ont été utilisées pour calibrer un nouveau modèle géochimique développé par EDF sur ECOLEGO, intégrant la cinétique des réactions d'échange des ETM entre la phase dissoute et trois types de phases solides: les oxydes, les particules organiques et les carbonates. La calibration des paramètres cinétiques permet de bien reproduire les évolutions temporelles des concentrations qui augmentent (relargage) puis diminuent (piégeage).