Evaluation de la biodisponibilité du nickel, cobalt et manganèse dans les poussières de sols ultramafiques et développement d'un outil de bioindication lichénique des poussières émises par les activités minières en Nouvelle Calédonie

Bioavailability estimation of nickel, cobalt and manganese in dust from ultramafic soils and development of a bioindication tool using lichen for dust emitted by mining activities in New caledonia

• Auteur / Autrice : Camille Pasquet
• Direction : Peggy Gunkel, Fabrice Monna
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie/géochimie de l’environnement
• Date : Soutenance le 13/12/2016
• Etablissement(s) : Nouvelle Calédonie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale du Pacifique (Faaa ; 2005-....)
• Partenaire(s) de recherche : GIP (Groupement d'intérêt Public) : Centre National de Recherche Technique "Nickel et son Environnement"
• Partenaire(s) de recherche : Grand Établissement d'Enseignement Supérieur et de Recherche spécialisé dans le domaine des Sciences de la Terre, de l'Environnement et la Planétologie : Institut de physique du globe (Paris ; 1921-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : AgroParisTech (France ; 2007-....) - Archéologie, terre, histoire, sociétés (ARTEHIS) (Dijon)
• Partenaire(s) de recherche : Entreprise : Société Le Nickel - Koniambo Nickel SAS
• Jury : Président / Présidente : Hamid Amir
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hamid Amir, Delphine Bosch, Estelle Roth, Bruno Fogliani, Jérôme Labanowski
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Delphine Bosch, Estelle Roth

Mots clés

Mots clés contrôlés

Air -- Qualité

Nickel -- Mines (sites d'extraction)

Nouvelle-Calédonie

Cinétique chimique

Poussières minérales

Teneur en métaux

Environnement -- Évaluation du risque

Environnement -- Études d'impact

Mots clés libres

Ultramafique

Éléments métalliques

Lichen

Mine

Extraction cinétique

Données compositionnelles

Roches ultrabasiques

Ultramafic

Metalic element

Lichen

Mine

Kinetic extraction

Compositional Data

Ultrabasic rocks

Résumé

Les terrains ultramafiques de Nouvelle-Calédonie, riches en Ni, Co, Mn et Cr sont exploités par des mines à ciel ouvert, ce qui génère l'émission de poussières riches en métaux. L'objectif de ce travail est de développer des approches pour estimer le risque environnemental lié aux poussières émises par les mines à ciel ouvert et les usines de traitement du minerai de nickel. L'estimation de la fraction biodisponible des métaux contenus dans deux fractions granulométriques de poussières, celle inférieure à 100 ~m mobilisable par le vent (F<1 OO~m.) et celle susceptible de pénétrer le système respiratoire (PM1 0), a été réalisée par extractions cinétiques à I'EDTA. L'obtention des PM10 a nécessité la mise au point d'une technique de tri par transport des particules dans un tube horizontal grâce à un flux d'azote. Les extractions cinétiques ont permis de discrimtner trois fractions de métaux: rapidement extraite, lentement extraite et non biodisponibles. Les concentrations en métaux potentiellement biodisponibles sont toujours très élevées et la fraction lentement extraite est toujours la plus concentrée. Pour F<1 00 ~m. les constantes cinétiques de la fraction lentement extraite sont plus faibles pour les poussières de sols miniers que celles de sols forestiers. Les poussières issues de sols miniers seraient alors un réservoir en éléments métalliques biodisponibles à plus long terme. La bioindication lichénique avec traitement en données compositionnelles des concentrations en métaux permet de définir un indice de dispersion des poussières. Cette méthodologie pourrait appuyer les réseaux de surveillance de la qualité de l'air en Nouvelle-Calédonie.

Bioavailability estimation of nickel, cobalt and manganese in dust from ultramafic soils likely to be mobilized by wind and~eve lopment of a bioindication tool using lichen for dust emitted by mining activities in New Caledonia New Caledonian altered ultramafic soils, particularly rich in Ni, Co, Mn and Cr, are extracted by opencast mines which generale dust rich in metals. The objective of th is work is to develop approaches for environmental risk assessment of dust emitted by opencast mines and nickel ore metallurgical plants. The assessmentof metals' bioavailable fraction from two dust granulometrie size fractions, one less than 100 IJm which is mobilizable by wind (F<1001Jm,) and another one able to penetrate the respiratory system (PM 1 0), has been determined by kinetic extraction with EDT A. The development of a new separation deviee based on particle transport subjected to a nitrogen flux in a horizontal tube has been necessary for PM1 0 segregation. Kinetic extractions le ad to the distinction of th ree metal pools: rapidly labile, less rapidly labile and non-bioavailable. Trace metal potentially bioavailable concentrations were always high and the less rapidly labile pool is always the most concentrated pool. Concerning F<1 001Jm, the less rapidly kinetic constant of the less rapidly labile pool is weaker for mining soils than forest soils. F<1001Jm fractions from mining soils representa more durable reserve in trace metal than the same fraction from forest soils. Bioindication using lichens with compositional data analysis of their metal concentration allow defining an indicator of emission dispersion. This methodology could support air quality monitoring networks in New Caledonia.