Comportement des metaux traces rejetes en milieu fluvial : application a la vienne (civaux, france)

par MAI KHANH PHAM

Thèse de doctorat en Terre, océan, espace

Sous la direction de JEAN MARIE GARNIER.

Soutenue en 1997

à Paris 6 .

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  • Résumé

    Ce travail est une contribution a l'etude du comportement des metaux traces rejetes dans le milieu naturel. Le comportement des metaux est simule par celui d'elements radioactifs en tres faibles concentrations (inferieures a celles du milieu) ajoutes aux milieux naturels. En raison de considerations liees a la qualite des eaux en aval des centrales nucleaires, le site d'etude est localise a proximite de la centrale de civaux sur la vienne (france) en cours d'edification. Les metaux traces etudies sont cs#+, ag#+, mn#2#+, co#2#+, cd#2#+, zn#2#+ et fe#2#+. Les experiences (quasi in-situ) ont ete realisees en hiver et en ete pendant la floraison phytoplanctonique. Le role de la matiere organique a ete particulierement etudie grace au dopage (ou a la destruction) de celle-ci dans le milieu naturel. Les interactions entre les metaux et les composants de l'eau ont ete etudiees a differentes echelles de tailles : phase particulaire (micrometrique), phase colloidale (sub-micrometrique) et dissoute vraie (< 1 nm). Le coefficient de partage des elements entre les phases particulaires et dissoutes (kd) a ete determine en fonction du temps lors d'experiences de sorption (kd(t)) et de desorption (kd#d#e#s() ou est le temps de desorption apres l'etape de sorption). Un modele theorique de cinetique d'ordre 1 a une ou deux etapes consecutives a ete developpe pour simuler l'evolution, dans le temps, des metaux dans la solution. La speciation des metaux dans la phase dissoute (> 0,45 m) a ete etudiee par extraction selective des especes organiques dissoutes en utilisant les resines macroporeuses (sep-pak : c#1#8, nh#2, qma). Sur cette meme fraction (> 0,45 m), la distribution des metaux dans differentes classes de taille des colloides a ete determinee par ultrafiltration frontale. Le changement de la distribution des metaux lors du melange de deux rivieres (vienne et clain) a ete egalement etudie. Une variation saisonniere des kd(t) et des kd#d#e#s() des differents elements a ete ob servee. Pour co, mn et fe, elle semble liee a la concentration en matiere organique particulaire et vivante. Dans le cas de la sorption, cela se manifeste par une cinetique de complexation sur la phase particulaire plus rapide en hiver qu'en ete. Les resultats de la desorption pour differents temps montrent que le processus de fixation des elements est globalement reversible. La sorption de mn, co et fe est controlee par leur oxydation a la surface des particules. On montre, grace a l'emploi d'azide et d'acide ascorbique, que l'oxydation de mn et co resulte d'effets chimiques mais surtout biologiques. Les autres metaux sont fixes sur les particules par un processus d'echange de ligands qui conduit a la formation de complexes de plus en plus stables (pour cd et zn) et fe) ou a un transfert vers des sites internes des particules (cs et ag). Grace a la prise en compte des resultats de l'etape de desorption, la modelisation rend compte des resultats observes et permet de mettre en evidence l'existence de plusieurs processus d'interactions lors de l'etape de sorption et de l'etape de desorption. Les modifications observees lors du melange entre les eaux de la vienne et du clain sont soit une augmentation ou une diminution du kd en fonction du rapport de melange qui est non lineaire (sauf pour cs) par rapport a une droite de dilution. L'etude de la cinetique de complexation des metaux dans la phase dissoute (< 0,45 m) montre que la complexation des metaux avec les ligands dissous se produit plus rapidement que dans le cas de la phase particulaire (> 0,45 m). La separation par les resines des composes de la phase organique dissoute indique que les ligands dissous, qui complexent les metaux dans cette phase, correspondent a des ligands specifiques, qui dans certains cas ne representent que de petits pourcentages de la matiere organique naturelle. Pour co et mn, on observe leur transfert dans le temps depuis des ligands rapides mais faibles vers des ligands lents mais forts dans la phase dissoute. La separation en taille des composes de la phase dissoute et des metaux associes par ces composes montre que cs (voire mn) se trouvent dans la phase dissoute vraie, que ag et fe se trouvent dans les fractions colloidales de grandes tailles et que les autres sont repartis entre toutes les classes de taille. Un effet apparent de concentration des colloides sur la distribution des metaux entre les phases colloidale et dissoute vraie, qui diminue avec l'augmentation de la concentration des colloides, est mis en evidence. Cet effet resulte probablement de l'agregation de particules colloidales.


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  • Détails : 311 P.
  • Annexes : 143 REF.

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  • Cote : E VIII a / PHA / c
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  • Cote : PMC RT P6 1997

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  • Cote : 97 PA06 6505
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