Répartition des micropolluants métalliques et organiques au sein de la matrice solides des sédiments issus de l'assainissement des eaux pluviales urbaines : comparaisons et critiques de méthodes de fractionnement

Distribution of organic and metallic micropollutants in the solid matrix of urban runoff sediments : comparisons and critics of fractionation methods

• Auteur / Autrice : Amelène El-Mufleh
• Direction : Véronique Ruban
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie civil
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Ecole centrale de Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur, Géosciences, Architecture (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Institut français des sciences et technologies des transports, de l’aménagement et des réseaux (France ; 2011-2019)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Eaux pluviales -- Infiltration

Sédiments (géologie) -- Teneur en métaux

Écoulement urbain -- Gestion

Mots clés libres

Hydrocarbures aromatiques polycycliques

Fractionnements chimique et physique

Résumé

Pour gérer les eaux de ruissellement urbaines, des bassins de rétention/infiltration sont fréquemment mis en place depuis plusieurs décennies. Les sédiments qui s’accumulent, par décantation, au fond des bassins doivent être curés pour maintenir ou restaurer le bon fonctionnement de ces ouvrages. Or ces sédiments sont souvent fortement contaminés par des micropolluants organiques (hydrocarbures) et métalliques. La répartition des polluants au sein des phases solides des sédiments est déterminante vis-à-vis : i) de leur transfert potentiel et de leur biodisponibilité ii) du traitement et de la réutilisation de ces sédiments. L’objectif de cette étude est de déterminer la répartition des polluants (hydrocarbures aromatiques polycycliques – HAP et éléments trace métalliques – ETM) au sein de la matrice solide de trois sédiments de bassins d’infiltration/rétention des eaux pluviales urbaines. Pour ce faire, six méthodes de fractionnement de la matière et d’extractions chimiques ont été mises en œuvre en les couplant à des analyses chimiques et des techniques de microanalyse du solide. Les résultats montrent que les HAP et ETM sont majoritairement contenus dans des agrégats constitués de matière minérale et organique. Après désagrégation, il s’avère que ces polluants sont principalement associés aux particules fines (< 63 µm), les HAP étant uniquement associés à la matière organique, tandis que les ETM sont liés aux argiles, aux oxydes métalliques, aux carbonates et à la matière organique. Une analyse critique des méthodes employées et des améliorations possibles sont proposées, en vue d’une application à d’autres sédiments ou sols pollués présentant un fort niveau d’agrégation.

To manage urban runoff, retention/infiltration ponds have frequently been implemented for several decades. Sediments that accumulate by settling at the bottom of the basins should be removed to maintain or restore the good functioning of these structures. However, these sediments are often highly contaminated by organic micropollutants (hydrocarbon) and trace metals. Pollutant distribution in the sediment solid phases is crucial with regards to: i) their potential transfer and bioavailability, ii) the treatment and the reuse of these sediments. The objective of this study is to determine the distribution of pollutants (polycyclic aromatic hydrocarbons - PAHs and trace metals) in the solid matrix of three sediments from urban runoff retention/infiltration basins. Six methods of fractionation and chemical extractions coupled to chemical analysis and microanalysis of the solid have been carried out in this study. The results show that PAHs and trace metals are mostly contained in aggregates composed of mineral and organic phases. After disaggregation, it appears that these pollutants were mostly associated to fine particles (<63 µm), PAHs are only associated with organic matter, while trace metals are adsorbed on clays, metal oxides, carbonates and organic matter. A critical analysis of these methods and improvements are proposed for application to other sediments or contaminated soil with high levels of aggregation.