Application de la forensique environnementale à la discrimination de sources de pollution en nappe

Application of environmental forensics to the discrimination of groundwater pollution sources

• Auteur / Autrice : Valeureux Destin Toukanogo Illy
• Direction : Olivier Atteia, Patrick Höhener
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Science et Technologie (Terre, Eau, Image)
• Date : Soutenance le 22/10/2021
• Etablissement(s) : Bordeaux 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Montaigne-Humanités (Pessac, Gironde ; 2007-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Géoressources et Environnement (Pessac)
• Jury : Président / Présidente : Mariem Kacem
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Olivier Atteia, Patrick Höhener, Julio Gonçalvès, Violaine Ponsin, Grégory Cohen, David Huguenot
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Julio Gonçalvès, Violaine Ponsin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Géochimie isotopique

Géochimie de l'environnement

Isotopes stables

Pollution de l'environnement

Pollution chimique de l'eau

Environnement

Interaction eau-roche

France

Eaux souterraines -- Pollution

Mots clés libres

Forensique environnemenale

Isotopes stables

Solvants chlorés

Eaux souterraines

Modélisation

Environmental forensics

Stable isotopes

Chlorinated solvents

Groundwater

Modeling

Résumé

A l’instar des pays ayant un long passé industriel, les sols et les eaux souterraines en France ont été fortement contaminés par des composés polluants. A proximité de sites industriels, les contaminants détectés dans les eaux peuvent provenir de plusieurs sources rendant l’identification de celles-ci nécessaire à l’évaluation de la contamination et à la détermination des responsabilités afin de gérer la pollution.Cependant, lorsque l’aquifère contaminé a une structure géologique très hétérogène, il est pratiquement impossible de faire une modélisation précise des écoulements souterrains. Par conséquent, il est également impossible d’établir de façon précise la composition moyenne d’un panache de contaminants émis depuis une zone source à partir des seules données de concentrations et des écoulements souterrains. À cet effet, des approches pluridisciplinaires sont nécessaires pour une meilleure caractérisation de l’extension, l’âge et l’origine d’une contamination en milieu hétérogène. Ces approches combinent des informations historiques, des mesures de concentrations, de ratios isotopiques stables des contaminants et des données hydrogéologiques, le tout analysé à l’aide de différents outils mathématiques. De telles approches fournissent les éléments primordiaux tant pour la détermination du risque que pour les éventuels litiges juridiques relatifs à la contamination.Sur deux sites industriels de l’entreprise qui cofinance les travaux de recherche, une contamination très faible (en dessous des normes de potabilité) en Composés Organiques Halogénés Volatils (COHV) est régulièrement détectée sur des captages d’eau potable et industrielle en aval des sites. Sur chacun de ces sites, plusieurs activités passées ou en cours coexistent dans le bassin d’alimentation des captages et peuvent donner lieu à la même contamination. Les aquifères concernés sont crayeux avec une structure très hétérogène incluant par endroit des fissures. De plus, les origines précises des sources de pollution sont inconnues et ces sources peuvent être multiples sur le site industriel et à l’extérieur. Ainsi, l’objectif de la thèse est d’utiliser les méthodes pluridisciplinaires précédemment mentionnées pour déterminer la proportion des eaux provenant de chacune des sources potentielles.

Like countries with a long industrial past, soils and groundwater in France have been heavily contaminated by polluting compounds. On industrial sites, contaminants detected in water can come from several sources making the identification necessary for the assessment of contamination and the establishment of responsibilities for the management of pollution.However, when the contaminated aquifer has a very heterogeneous geological structure, it is impossible to accurately model underground flows and contaminant transport. As a result, it will also be impossible to precisely establish the average composition of a plume of contaminants emitted from a source area from the concentration data and groundwater flows alone. To this end, multidisciplinary approaches are necessary for a better characterization of the extent, age, and origin of contamination in a heterogeneous environment. These approaches combine historical information, measurements of concentrations, stable isotope ratios of contaminants and hydrogeological data, all analyzed using mathematical modeling tools. Such approaches provide the essential elements both for the determination of the risk and for possible legal disputes relating to the contamination.On two industrial sites of the company which co-finances the present research work, very low contamination of chlorinated solvents is regularly detected on drinking and industrial water catchments downstream of the sites. On each of these sites, several past or current activities coexist in the catchment supply basin and can give rise to the same contamination. The concerned aquifers are chalky with a very heterogeneous structure including in places cracks. In addition, the precise origins of the sources of pollution are unknown. Thus, the objective of the thesis is to use the multidisciplinary methods mentioned above to determine the proportion of water coming from each of the potential sources.