Thèse soutenue

Contribution à l'etude des échanges de phosphate à l'interface eau-sédiment en milieu fluvial : evaluation des flux. : Mesure des capacités de relargage et d'adsorption des sédiments : Applications aux fleuves Seine et Charente

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Auteur / Autrice : Valérie Gaultier
Direction : René Belamie
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie appliquée
Date : Soutenance en 1994
Etablissement(s) : Lyon, INSA
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Chimie (Lyon ; 2004-....)

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Cette recherche vise à identifier les formes d'accumulation du phosphate dans les sédiments, leur évolution ainsi que leur transfert au sein du sédiment et à l'interface eau-sédiment. Dans le phénomène d'eutrophisation des fleuves, les processus d'échanges du phosphate à l'interface eau-sédiment jouent un rôle non négligeable. Le stock de phosphate des sédiments peut être en effet mis en solution dans des conditions physico-chimiques et biologiques particulières et rejoindre le phosphate apporté par le bassin versant. Les mécanismes contrôlant la distribution du phosphate entre les phases dissoute et particulaire sont l'adsorption, la désorption, la précipitation la dissolution, l'assimilation biologique la minéralisation de la matière organique. Les échanges de phosphate à l'interface eau-sédiment sont dépendants de la diffusion moléculaire, de la bioturbation, de l'advection, de la remise en suspension et de la sédimentation. La diagénèse précoce dans le sédiment fait référence à l'ensemble de ces mécanismes. La spéciation chimique des formes du phosphate selon la méthode de Williams et Jacquet (1976) fait apparaître que plus de 50 % et plus de 40 % du phosphate total des sédiments correspond en partie aux phosphates liés aux hydroxydes de fer, respectivement pour les stations d'étude de la Seine et de la Charente. Les flux diffusifs à l'interface eau-sédiment, calculés à partir des gradients de concentration en orthophosphates obtenus à l'aide de plaques à diffusion, sont dirigés de l'eau interstitielle des sédiments vers la colonne d'eau. Ces flux diffusifs sont en moyenne inférieurs à 1 mg. M-2. H-1 et n'engendrent pas d'augmentation significative dés concentrations en orthophosphates dans la colonne d'eau. Les flux benthiques à l'interface eau-sédiment, estimés in situ à l'aide de chambres benthiques, prennent en compte les phénomènes d'adsorption, de désorption, de bioturbation et d'advection, contrairement aux flux diffusifs. Ainsi, aux stations d'étude de la Seine, les flux benthiques sont de l'ordre de 10 mg. M-2. H-l et sont supérieurs aux flux diffusifs. Aux stations d'étude de la Charente, aucun flux benthique n'est détecté. L'apport de phosphate particulaire au sédiment de surface (compris entre 3 et 103 mg. M-2. H-1) est toujours su~rieur à l'exportation de phosphate dissous du sédiment par diffusion. Ceci peut provenir du fait que les flux de sédimentation mesurés à l'aide de pièges à sédiment sont surestimés en raison de la resuspension. Des expérimentations de remise en suspension en réacteur ont permis d'estimer les capacités des particules de sédiment à relarguer ou à adsorber le phosphate. Le relargage peut être à l'origine d'une augmentation des concentrations en orthophosphates dans la phase dissoute de l'ordre de 0. 5 mg. I- 1. Après adsorption, la charge interne initiale en phosphate total des particules de sédiment peut augmenter de 20 à 100 %. Ces quantités de phosphate relarguées et adsorbées non négligeables démontrent que la remise en suspension. Constitue une voie importante de transfert du phosphate entre les phases particulaire et dissoute.