Thèse soutenue

Étude des principaux facteurs de mobilisation de la pollution organique dans le contexte du dragage de sédiments portuaires

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Auteur / Autrice : Gisèle Usanase
Direction : Nathalie AzemaCatherine Gonzalez
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie et Physico-Chimie des Matériaux
Date : Soutenance le 30/11/2021
Etablissement(s) : IMT Mines Alès
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Chimiques (Montpellier ; 2015-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Mécanique et Génie Civil (Montpellier) - Durabilité des éco-Matériaux et Structures - Laboratoire de Mécanique et Génie Civil / LMGC
Jury : Président / Présidente : Gabriel Billon
Examinateurs / Examinatrices : Nathalie Azema, Catherine Gonzalez, Charlotte Hurel, Rachida Idir, Pierre Doumenq
Rapporteurs / Rapporteuses : Charlotte Hurel, Rachida Idir

Résumé

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En zone portuaire et lors d’opération de dragage, les sédiments marins pollués peuvent être remis en suspension dans la colonne d’eau et mobilisés. Cette remise en suspension de sédiments pollués présente un risque pour l’écosystème marin environnant le lieu de dragage. Il y a donc une nécessité de limiter les risques de mobilisation de la pollution. Ainsi, la compréhension des mécanismes à l’origine de cette mobilisation est indispensable afin de mieux prédire et ainsi mieux gérer les procédés mis en œuvre lors du dragage et les risques associés. Dans ce contexte, l’objectif de cette thèse consistait en l’identification et compréhension des paramètres pouvant influencer les mécanismes régissant la mobilisation de la pollution organique et plus spécifiquement celle des Hydrocarbures Polycycliques Aromatiques (HAP) lors d’événement de remise en suspension tel que le dragage. La démarche expérimentale développée a donc été d’étudier les paramètres influençant les interactions sédiments/HAP à l’échelle moléculaire, les phénomènes d’agglomération/dispersion à l’échelle particulaire (échelle micro- mésoscopique) et le comportement à la (re)sédimentation à l’échelle macroscopique.Les travaux ont porté sur l’étude de sédiments marins portuaires prélevés dans un port de plaisance de méditerranée, celui du Grau du Roi. La caractérisation morpho-granulaire, chimique et physico-chimique de ces sédiments réels a permis d’appréhender la complexité de leur composition. Après un fractionnement des sédiments par voie humide, les niveaux de pollution, ainsi que la répartition des HAP dans leurs différentes fractions granulaires ont été déterminés. Il s’est avéré que les HAP sont repartis dans toutes les fractions granulaires. Une partie des sédiments étudiés les plus fortes concentrations en HAP ont été retrouvé dans les fractions granulaires fines comme cela est généralement le cas aussi dans la littérature. Cependant pour une partie des sédiments les plus fortes concentrations en HAP ont été rencontrées dans les fractions grossières, pauvre en matière organique. L’étude sur l’adsorption d’acide humique et du pyrène par des matériaux modèles reflétant la composition des sédiments marin a permis de montrer que l’adsorption des HAP (le pyrène) peut se faire sur la MO et aussi sur des minéraux (quartz et calcite). L’étude du comportement à la (re)sédimentation des sédiments pollués en HAP, à l’échelle du laboratoire a permis de déterminer les paramètres pouvant avoir un impact en cas de remise en suspension dans des conditions de dragage. En effet les paramètres tels que la force ionique, la teneur en fines particules (<20 µm), la fraction volumique ont été identifiés comme ayant une influence sur le comportement à la sédimentation. Enfin il a été démontré que la granulométrie des sédiments à une influence sur le mode de sédimentation, qui lui aussi a une influence sur le type de dépôt formé. Le dépôt formé après la remise en suspension pour être constitué de deux couches, dont une couche supérieure fluide, pouvant être à l’origine de l’augmentation du risque de mobilisation de la pollution.