Transfert et transport colloïdal de polluants métalliques

• Auteur / Autrice : Bertrand Durin
• Direction : Pierre Le Cloirec, Michel Legret
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences pour l'ingénieur. Génie des procédés
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale mécanique, thermique et génie civil (Nantes)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Colloïdes

Polluants inorganiques

Eaux de surface

Résumé

L'impact des infrastructures de transport sur l'environnement est une des préoccupations du ministère en charge de l'environnement. Le ruissellement des eaux de pluie sur les surfaces urbanisées engendre un effluent complexe plus ou moins pollué. L'objet de ce travail était de préciser le rôle de la fraction colloïdale sur la mobilité des éléments traces en assainissement routier. Pour cela nous avons procédé à deux échelles, d'une part d'une manière globale en instrumentant un bassin d'infiltration des eaux pluviales, afin de collecter et de qualifier l'effluent au cours de la chaîne d'infiltration depuis la route jusqu'aux eaux interstitielles ; d'autre part en simulant à l'échelle de la colonne de laboratoire, les sollicitations subies par le sédiment au cours de l'année, c'est à dire des variations de force ionique et des variations de charge hydraulique. L'isolement de la fraction colloïdale a été assurépar un protocole d'ultrafiltration et la caractérisation a été réalisée en couplant les analyses physicochimiques (ICP-AES, SAA, MEB, MEBE, MET, XPS) et un code de calcul géochimique. Les résultats obtenus sur le terrain mettent en évidence l'existence et la grande variabilité de la fraction colloïdale. Seul le cuivre y est toujours présent entre 4 et 59 % de sa concentration totale. Une méthodologie visant à réduire l'incertitude a été mise au point. La chute de la force ionique entraîne une mobilisation colloïdale d'aluminium, de cuivre, de plomb et de matière organique, alors que les cycles d'arrêt-reprise du débit mobilisent le cuivre, le fer, le zinc, le nickel et des composés organiques. La caractérisation colloïdale des éluats montre que les éléments traces sont associés à des oxydes d'aluminium et de fer accompagnés de substances organiques issues de la dégradation biologique mais qui sont à identifier.

Impact of transport infrastructures, and more generally of urban spaces, on the environment is one of the ministry in load of the environment concerns. The runoff waters of urban impervious surfaces are composed of complex various pollutants. The topic of this work was to specify the colloidal fraction rôle on the mobility of trace elements in road runoff management. The study was performed at the scale of an infiltration bassin equipped to collect and qualify the waters from the road to interstitial volume in the sediment. This global assessment was completed by laboratory column experiments to mimic the variation of ionic strength and hydraulic head. The colloidal fraction collection was collected by ultrafiltration and the characterization was carried out by coupling the physico-chemical analyses (ICP-AES, SAA, SEM, ESEM, STEM, XPS) and a geochemical computer code. The results obtained in situ highlight the existence and the great variability of the colloidal fraction. Only copper was always present in the colloidal fraction from 4 to 59 % of total concentration. A methodology to reduce uncertainty was developed. A strong ionic strength decrease induced a colloidal organic matter release and lead, copper, aluminium mobilization, whereas stop and flow experiment mobilized copper iron, zinc, nickel and organic compounds. The characterization of the colloidal fraction showed that trace elements were associated with aluminium and iron oxides and with organic substances resulting from biological degradation but which are to be identified.