Caractérisation multi-échelles des phases porteuses des polluants métalliques Zn et Pb dans un sédiment mis en dépôt : de l'analyse de terrain au rayonnement synchrotron

Multi-scale characterisation of the bearing phases of the metallic pollutants Zn and Pb in a deposited sediment : from field studies to synchrotron radiation analysis

• Auteur / Autrice : Antonine Poitevin
• Direction : Louis Hennet, Catherine Lerouge
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique et chimie de l’environnement
• Date : Soutenance le 29/11/2012
• Etablissement(s) : Orléans
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (2012-.... ; Centre-Val de Loire)
• Partenaire(s) de recherche : Entreprise : France. Bureau de recherches géologiques et minières (1959-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Conditions extrêmes et matériaux : haute température et irradiation (Orléans ; 2008-...)
• Jury : Président / Présidente : Ary Bruand
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Louis Hennet, Catherine Lerouge, Ary Bruand, Jean-Louis Hazemann, Guillaume Morin, Dominique Thiaudiere

Mots clés

Mots clés contrôlés

Synchrotrons

Analyse multiéchelle

Sédiments (géologie) -- Teneur en métaux

Polluants inorganiques de l'eau

Mots clés libres

Polluants métalliques

Sédiments

Analyse multi-échelles

Phase porteuse

Synchrotron

Metallic pollutants

Sediments

Multi-scale analysis

Bearing phase

Synchrotron

Résumé

L’entretien des voies navigables en France nécessité des opérations régulières de curage des sédiments. Ces boues de dragage ont parfois été déposées sur des sols nus, sans précaution préalable ou traitement. Cela peut poser des problèmes environnementaux (présence de polluants métalliques), surtout lorsque les sédiments proviennent de zones industrielles et minières comme c’est le cas pour le site étudié (Nord-Pas-de-Calais). L’un des risques principaux est le transfert d’éléments traces métalliques (ETM) dans le sol sous-jacent jusqu’à la nappe. L’objectif de cette étude est d’identifier et de caractériser les porteurs minéralogiques des ETM (limités ici à Zn et Pb) en combinant diverses techniques analytiques chimiques et spectroscopiques. Dans ce travail, nous montrons que dans le cas d’un matériau complexe comme l’anthroposol étudie, il est important d’avoir une approche méthodologique multi-échelle. Pour mener à bien cette étude, nous avons donc réalisé des analyses sur le terrain, des mesures en laboratoire (extractions chimiques séquentielles, DRX, MEB, MSE) et des expériences sur synchrotron (principalement XRF et XANES). Nous avons pu identifier différentes phases porteuses de Zn et Pb, mais nous n’avons pas observe d’évolution nette en fonction de la profondeur. Nous donnons pour finir, diverses pistes pour continuer ce travail.

Sediments originating from periodic dredging of waterways were traditionally deposited on soil without specific precaution or planed treatments. It may be of environmental concern especially when they came from areas historically contaminated with metallic pollutants like in the north French coal basin which is also well industrialised. The main risk is a migration Metallic Trace Elements (MTE) in the underlying soil and groundwater. This study aims to identify and characterise the mineralogical bearing phases of the MTE (limited here to Zn et Pb) by combining various techniques, analytical, chemical and spectroscopic. In this work, we show that in the case of a complex material as our studied anthroposol, it is important to have a multi-scale. Then, we have carried out field analyses, laboratory studies Sequential chemical extraction, XRD, SEM and EPMA) and synchrotron radiation experiment (mainly XRF and XANES). We have indentified various bearing phases of Zn and Pb, but we didn’t observe any clear evolution as a function of the depth. To conclude, we give several directions for completing this work.