Transport réactif en milieux poreux non saturés PDF Download
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Ce travail vise à étudier le couplage entre écoulement et interactions physico-chimiques dans les sols, dans différentes conditions de saturation en eau, afin d'améliorer la prédiction du devenir des polluants. Il s'agit de comprendre en quoi le taux de saturation du milieu affecte la réactivité du sol vis-à-vis des polluants, et d'évaluer le pouvoir prédictif du transport de solutés réactifs étudié en milieu saturé sur la réactivité en conditions non saturées. Différents processus sont considérés : l'échange de cations calcium-zinc sur un milieu poreux modèle (sable-kaolinite), la sorption et désorption d'un composé organique sur une terre non contaminée, le transport de polluants prioritaires tels que les HAP sur une terre de friche industrielle. Dans chaque cas, des expériences en colonne de laboratoire ont été conduites en conditions d'écoulement saturé et non saturé permanent, permettant tout d'abord la caractérisation de l'hydrodynamique, puis l'étude du couplage avec la réactivité. Les courbes de percée obtenues ont été ensuite modélisées avec des codes tels que CXTFIT. On a montré l'influence de la teneur en eau du milieu sur le transport réactif, variable suivant le type de réaction considéré, la structure des milieux jouant également un rôle important. L'échange d'ions sur le milieu modèle n'est globalement pas affecté par la teneur en eau, dans une gamme proche de la saturation. En revanche, une plus forte sorption et une plus faible mobilisation des polluants organiques ont été observées en conditions non saturées. Le transport réactif de ces composés ne peut donc pas être prédit en conditions non saturées à partir de mesures en milieu saturé, qui peuvent surestimer le transport.
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Ce travail vise à étudier le couplage entre écoulement et interactions physico-chimiques dans les sols, dans différentes conditions de saturation en eau, afin d'améliorer la prédiction du devenir des polluants. Il s'agit de comprendre en quoi le taux de saturation du milieu affecte la réactivité du sol vis-à-vis des polluants, et d'évaluer le pouvoir prédictif du transport de solutés réactifs étudié en milieu saturé sur la réactivité en conditions non saturées. Différents processus sont considérés : l'échange de cations calcium-zinc sur un milieu poreux modèle (sable-kaolinite), la sorption et désorption d'un composé organique sur une terre non contaminée, le transport de polluants prioritaires tels que les HAP sur une terre de friche industrielle. Dans chaque cas, des expériences en colonne de laboratoire ont été conduites en conditions d'écoulement saturé et non saturé permanent, permettant tout d'abord la caractérisation de l'hydrodynamique, puis l'étude du couplage avec la réactivité. Les courbes de percée obtenues ont été ensuite modélisées avec des codes tels que CXTFIT. On a montré l'influence de la teneur en eau du milieu sur le transport réactif, variable suivant le type de réaction considéré, la structure des milieux jouant également un rôle important. L'échange d'ions sur le milieu modèle n'est globalement pas affecté par la teneur en eau, dans une gamme proche de la saturation. En revanche, une plus forte sorption et une plus faible mobilisation des polluants organiques ont été observées en conditions non saturées. Le transport réactif de ces composés ne peut donc pas être prédit en conditions non saturées à partir de mesures en milieu saturé, qui peuvent surestimer le transport.
Author: Helmut Kobus Publisher: Springer Science & Business Media ISBN: 3642457509 Category : Science Languages : en Pages : 366
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The complex topic of in-situ subsurface remediation technologies has been ad dressed at an international symposium at the Universitat Stuttgart on September 26 and 27, 1995, on the occasion of the inauguration of the research facility VEGAS (Versuchseinrichtung zur Grundwasser- und Altlastensanierung). The results are contained in this book with 22 contributions from leading experts in the field from Europe and North America. The book illustrates the role of large-scale experiments in groundwater and subsurface remediation research. The subtopics address the various links between conventional laboratory experiments, technology-scale experiments and field-site studies, showing the contribution of large-scale experiments to bridging the gap between small-scale investigations and large-scale field investigations (upscaling). The interdisciplinary nature of the problems requires a multidisciplinary approach. Therefore, the idea has been followed to bring together the various disciplines in volved in the different aspects and facets of subsurface flow, transport and trans as hydraulics and hydrology, physics, formation, involving such diverse disciplines chemistry, microbiology, geology, industrial, chemical and hydraulic engineering, mathematics and hydroinformatics. The individual contributions from these di versified fields address the subject from different angles in an attempt to form a coherent picture of the various aspects of the complex problems of subsurface remediation. The focus is on research approaches and strategies with respect to the development of new and improved technologies and to the role of large-scale experiments in research and application.
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Dans le cadre de la maîtrise des risques associée au stockage et à l'entreposage des déchets nucléaires, le Commissariat à l'Énergie Atomique a un rôle d'expertise et conduit, dans ce sens, des recherches sur le devenir des polluants pour divers scénarios de contamination des sols et sous-sols. Dans cette thèse, on se focalise sur un matériau homogène constitué de sable de Fontainebleau inerte et de granules de glauconies (illite) présentant des propriétés de sorption. Ce milieu complexe présente différentes échelles d'observation. Sa conceptualisation en terme d'agencement géométrique et de lois agissant aux différentes échelles nous a permis d'établir un modèle macroscopique à l'échelle de Darcy. Les deux axes de recherche poursuivis sont l'impact de la réaction de sorption sur le transport du polluant et la dispersion en milieu non-saturé.
Author: Giovanni Bidoglio Publisher: Springer Science & Business Media ISBN: 9401710244 Category : Science Languages : en Pages : 534
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Aquatic systems play a salient role in the complex processes of energy and matter exchange between the geosphere and the atmosphere. For example, reactions taking place in cloud water droplets can substantially alter the atmospheric budget and chemistry of trace gases; pollution induced weathering reactions at water/soil interfaces can affect the availability of nutrients and increase the concentration of potentially toxic metals in groundwaters. Moreover, the inextricable links between the water cycle, the geosphere and the atmosphere ensure that apparently localized environmental problems have increasingly impacts in other parts of the world. To identify local-to-global scale variables associated with environmental changes, a focus must be placed on the recognition of processes, rather than a continued reliance on monitoring state variables. However, in heterogeneous aquatic systems, small scale aspects of a process under observation may not be summed directly to obtain regional estimates because of process nonlinearities with change in scale. To understand this, the integrated use of measurements across a range of scales is required.
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Ce travail s'inscrit dans le cadre de la gestion des eaux pluviales en ville. li porte sur le transfert de nanoparticules manufacturées dans un sol macroporé pour prendre en compte la présence d'hétérogénéités dans les sols naturels et les écoulements préférentiels induits. li inclut un ensemble d'expérimentations en colonne de laboratoire permettant dans un premier temps d'étudier l'effet d'un macropore dans une matrice sableuse sur le transfert non réactif. Injection de traceurs en colonnes de laboratoire, observation des processus à l'aide de l'imagerie par Résonance Magnétique et modélisation numérique ont permis de mettre en évidence l'effet du macropore sur les écoulements et sa dépendance vis-à-vis des conditions aux extrémités de la colonne (présence ou absences de filtres). Le transfert réactif est étudié dans un deuxième temps par l'injection de nanoparticules d'argent dans les mêmes conditions d'écoulement. Des facteurs déterminants du transfert ont été démontrés, notamment, le rôle du stabilisant citrate de la suspension de nanoparticules dans la remobilisation de particules argileuses résiduelles présentes dans la matrice sableuse. Ces travaux ont permis de mesurer (estimer ?) l'impact de macropores sur les transferts non réactifs et réactifs en laboratoire. Ces données montrent qu'une attention particulière doit être portée aux conditions hydrodynamiques imposées par le système expérimental, ainsi qu'à la complexité réactionnelle induite par la préparation des suspensions de nanoparticules.
Author: JEAN DONNE.. RASOLOFONIAINA Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 26
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MISE EN EVIDENCE A L'AIDE D'UN MODELE PHYSIQUE DE TYPE COLONNE DE LA RETENTION DES HYDROCARBURES DISSOUS DANS L'EAU AU SEIN D'UNE MATRICE POREUSE
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Une synthèse bibliographique a permis de faire un bilan sur les mécanismes d'échanges entre phases et de transport d'un composé organo-volatil présent en zone non saturée, de mettre en équations son transfert et de définir les dispositifs expérimentaux d'étude ainsi que les essais pertinents. Le polluant considéré est le trichloréthylène, le milieu poreux est un sable moyen et les expériences ont été réalisées en colonne. Après la mise au point d'une méthode d'analyse du TCE aqueux, gazeux et sorbé, les mécanismes prédominants des transferts ont été quantifiés isolement essentiellement par le biais d'essais de diffusion en sable sec, à saturation résiduelle en eau et saturé. Puis, ces mécanismes ont été couplés au sein d'une expérience de transfert de TCE en sable avec un profil de teneur en eau réel (hydrostatique). Chaque type d'essai a été dimensionné, si possible dupliqué et interprété grâce au code multiphasique Comsol dont l'équation de l'écoulement a été modifiée afin de considérer la convection gravitaire. En contrôlant rigoureusement les facteurs externes influents ainsi que les conditions aux limites, il a été possible de réaliser des expériences reproductibles et interprétables de transfert de TCE, un composé volatil et réactif en milieu poreux très perméable. Une bonne reproductibilité des résultats expérimentaux par la simulation a été obtenue moyennant de légères modifications des paramètres de base : rapport perméabilité sur viscosité, tortuosité(Millington, 1959) et paramètre de calage de la courbe de conductivité aéraulique (Thomson et al., 1997). Ce travail a permis une compréhension fine des transferts gazeux en ZNS, en particulier en frange capillaire.
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Une synthèse bibliographique a permis de faire un bilan sur les mécanismes d'échanges entre phases et de transport d'un composé organo-volatil présent en zone non saturée, de mettre en équations son transfert et de définir les dispositifs expérimentaux d'étude ainsi que les essais pertinents. Le polluant considéré est le trichloréthylène, le milieu poreux est un sable moyen et les expériences ont été réalisées en colonne. Après la mise au point d'une méthode d'analyse du TCE aqueux, gazeux et sorbé, les mécanismes prédominants des transferts ont été quantifiés isolement essentiellement par le biais d'essais de diffusion en sable sec, à saturation résiduelle en eau et saturé. Puis, ces mécanismes ont été couplés au sein d'une expérience de transfert de TCE en sable avec un profil de teneur en eau réel (hydrostatique). Chaque type d'essai a été dimensionné, si possible dupliqué et interprété grâce au code multiphasique Comsol dont l'équation de l'écoulement a été modifiée afin de considérer la convection gravitaire. En contrôlant rigoureusement les facteurs externes influents ainsi que les conditions aux limites, il a été possible de réaliser des expériences reproductibles et interprétables de transfert de TCE, un composé volatil et réactif en milieu poreux très perméable. Une bonne reproductibilité des résultats expérimentaux par la simulation a été obtenue moyennant de légères modifications des paramètres de base : rapport perméabilité sur viscosité, tortuosité(Millington, 1959) et paramètre de calage de la courbe de conductivité aéraulique (Thomson et al., 1997). Ce travail a permis une compréhension fine des transferts gazeux en ZNS, en particulier en frange capillaire.
Author: Marius Draga Publisher: ISBN: Category : Languages : fr Pages : 250
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La pollution des sols par les solvants chlorés constitue un problème environnemental majeur avec des conséquences importantes sur la pollution des eaux, et donc, sur l'utilisation de cette ressource essentielle. Parmi les procédés de traitement, l'oxydation in situ apparaît comme une alternative viable, de grand intérêt, en ce qui concerne le traitement des polluants en phase organique (DNAPL). L'objectif principal de ce travail a été d'analyser les limitations cinétiques contrôlant l'oxydation du percloroethylène (PCE) en phase DNAPL avec des solutions de KMnO4, et cela dans des conditions diverses d'opération : concentration d'oxydant, aire interfaciale, mode de contact et phases en contact, principalement. Au préalable à cette étude, des méthodes analytiques ont été développées, notamment pour l'analyse du PCE en phase aqueuse. Dans un système homogène à température constante et en phase aqueuse la vitesse de la réaction a été mesurée et une loi cinétique a été proposée, valable dans une gamme étendue des compositions. Puis la réaction a été étudiée en système polyphasique, L/L (réacteur agité) et S/L/L (milieu poreux). La démarche consistait à déterminer dans des expériences sans oxydant (dites de dissolution) le coefficient de transfert de matière caractéristique du système, puis de l'appliquer au calcul du nombre de Hatta. Ce critère adimensionnel apporte des informations sur la localisation de la réaction, et donc sur la vitesse relative des phénomènes de transfert et réaction en série. Dans les conditions expérimentales étudiées plusieurs régimes de fonctionnement, caractérisés par des valeurs du critère de Hatta allant de 0,03 à 3,6 ont été observés. Par conséquent, le processus d'oxydation peut être contrôlé soit par le transfert soit par la réaction, et cela que l'on soit en réacteur agité qu'en milieu poreux.
Author: Bernardo Caicedo Publisher: CRC Press ISBN: 0203771079 Category : Technology & Engineering Languages : en Pages : 610
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New theories and testing techniques related with Unsaturated Soil Mechanics have proven to be valuable tools to study a broad spectrum of geo-materials which includes rocks, rock fills, frozen soils and domiciliary solid wastes. These new theories and testing techniques have permitted the analysis of several traditional problems from a new perspect
Author: Valérie Gujisaite
Author: Valérie Gujisaite
Author: Helmut Kobus
Author: Sébastien Cadalen
Author: Giovanni Bidoglio
Author: Jérôme Raimbault
Author: JEAN DONNE.. RASOLOFONIAINA
Author: Solenn Cotel
Author: Solenn Cotel
Author: Marius Draga
Author: Bernardo Caicedo