Contribution des colloïdes à la mobilité des contaminants (Pb, As et Sb) : étude spatio-temporelle in situ et test de lixiviation sur un anthroposol développé sur résidus miniers

Contribution of colloids to contaminants (Pb, As and Sb) mobility : iIn situ spatio-temperal study and leaching test on a technosol developed upon mine tailings

• Auteur / Autrice : Bo Hu
• Direction : Geneviève Feuillade, Marilyne Soubrand-Colin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Matériaux, minéraux
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Limoges
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Limoges. Faculté des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Lixiviation

Sols -- Pollution

Métaux

Semi-métaux

Colloïdes

Mines d'or

Mots clés libres

Anthroposol minier

Suivi spatio-temporel

Résumé

La problématique de l’évolution des anthroposols développés sur résidus miniers revêt un intérêt majeur pour évaluer les risques de transfert de pollution métallique et métalloïde et de contamination de l’environnement. Cette étude a pour objectif de caractériser la contribution des colloïdes à la mobilité du plomb, de l’arsenic et de l’antimoine dans un anthroposol développé en région Limousin (France) sur des résidus miniers issus d’une ancienne mine d’or. Pour cela, deux méthodologies différentes mais complémentaires ont été appliquées : une étude spatio-temporelle in situ et des tests de lixiviation en laboratoire. L’étude in situ a révélé des fluctuations des paramètres physico-chimiques et chimiques des solutions de sol en fonction de la profondeur et au cours du temps. Il a été observé un comportement différent à l’échelle du profil de sol de Pb par rapport à As et Sb, malgré la ressemblance géochimique entre As et Sb. Ces comportements peuvent être expliqués par la nature différente de leurs phases porteuses, ainsi que par les différences de réactivité au cours de la pédogenèse. Dans les solutions de sol, ces phases sont infra micrométriques et/ou nanométriques et leur mobilité est dépendante des conditions physico-chimiques du milieu ainsi que des caractéristiques de la matière organique du sol. Ces résultats montrent l’importance de comprendre, à l’aide d’un suivi in situ, la mobilité des métaux et métalloïdes dans des milieux complexes et riches en matière organique afin d’évaluer le risque de pollution lié aux sites et sols pollués. Les tests de lixiviations ont non seulement partiellement reproduit l’étude in situ, mais ils ont pu aussi prévoir sur le long terme à la fois la nature des matières organiques lixiviées et une contribution plus importante des colloïdes sur la mobilité des métaux et métalloïdes dans le sol. La complémentarité des tests de lixiviation en laboratoire vis-à-vis de l’étude in situ a été avérée.

The problem of the evolution of technosols developed upon mine tailings is of major interest for risk assessment related to metal and metalloid transfer, and then, to the environment pollution. In this study, we aimed to investigate the contribution of colloids to the mobility of lead, arsenic and antimony in a technosol developed on mine taillings from a French former gold mine. For that, two different, but complementary methodologies were carried out: in situ spatio-temporal study and in laboratory leaching tests. In the former study, the fluctuations of physico-chemical and chemical parameters of soil solutions were observed according to the depth and over time. The behavior of these elements is different from each other through the soil profile, despite of great geochemical similarity between As and Sb over time. These can be explained by the different nature of their bearing phases and the fact that the reactivities of the latters are not the same during the pedogenesis. However, these phases are infra-micrometric and/or nanometric particles and their mobility is dependent on physical and chemical medium conditions, as well as soil organic matter characteristics. These results highlight the importance of understanding the mobility of metals and metalloids in complex and high organic matter content mediums, with the help of in situ monitoring, in order to evaluate pollution risks associated with contaminated sites and soils. The leaching tests not only partially reproduced in situ study, but also could predict both the nature of leached organic matters and the more important contribution of colloids on the mobility of metal and metalloids in the long term. The complementarity of laboratory leaching tests vis-à-vis in situ study has been proven.