Transfert et evolution geochimique de la pollution metallique en bassin versant urbain

par STEPHANE GARNAUD

Thèse de doctorat en Sciences et techniques

Sous la direction de Daniel Thévenot.

Soutenue en 1999

à l'ECOLE NATIONALE DES PONTS ET CHAUSSEES .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    La reduction de la pollution des eaux pluviales urbaines est un enjeu environnemental majeur depuis une trentaine d'annees. Des rejets urbains divers sont transportes dans la ville via le cycle de l'eau pour rejoindre le milieu naturel. Le developpement de la connaissance et de la comprehension des processus physico-chimiques mis en jeu lors du transport de differents polluants sont indispensables pour une meilleure gestion du traitement des eaux pluviales (en amont comme en aval). Dans le but de caracteriser et de comprendre le transport et l'evolution des formes chimiques des metaux traces en milieu urbain, deux programmes de recherche se sont associes : le bassin versant urbain experimental et le piren-seine. Un bassin versant experimental a ete choisi et equipe dans le quartier du marais a paris afin d'etudier le transfert de la pollution metallique depuis l'atmosphere jusqu'a l'exutoire, par temps sec et par temps de pluie. Ce bassin versant de 42 hectares, impermeabilise a 90% et dont les eaux sont drainees par un reseau d'assainissement unitaire, est caracteristique d'un centre ville ancien. Son reseau de collecte a plusieurs niveaux du cycle de l'eau (atmosphere, toitures, cours internes, chaussees, exutoire) est unique en son genre. Les metaux traces ont ete etudies de mai 1996 a octobre 1997, periode pendant laquelle 20 evenements pluvieux ont ete interceptes. Les concentrations totales et dissoutes, les teneurs, les repartitions entre les phases dissoute et particulaire et les flux de cadmium, de cuivre, de plomb et de zinc presentent une evolution significative entre l'amont et l'aval de ce bassin versant ainsi qu'une variabilite importante. Au niveau du compartiment atmospherique, les metaux traces sont principalement deposes par voie seche (de l'ordre de 80%) et sont transportes par la pluie sous forme dissoute (de 65 a 95%). La nature et les caracteristiques de chaque surface urbaine influent sur la charge metallique des eaux ruisselees. Les eaux de ruissellement des toitures presentent les concentrations metalliques totales les plus elevees du bassin versant etudie : elles sont fortement contaminees du fait d'une dissolution partielle des materiaux du toit et de la descente de gouttiere due a l'acidite de la pluie. A l'exutoire du bassin versant, apres transport dans le reseau d'assainissement, les concentrations metalliques totales diminuent par rapport a celles mesurees dans les eaux de ruissellement de toitures et la forme metallique particulaire devient majoritaire (de l'ordre de 90%). Ce phenomene s'accompagne d'une stabilisation des formes metalliques et tend ainsi a diminuer ainsi la bio-disponibilite des metaux particulaires en aval de ce bassin versant. A l'echelle de l'evenement pluvial, les eaux de ruissellement sont la principale source de metaux sur ce bassin versant. Les bilans de masses entrees / sortie (metaux dissous et particulaires) demontrent que le reseau d'assainissement est un lieu ou se produisent des processus physico-chimiques nombreux et rapides. La pluie provoque l'erosion d'une fraction des depots constitues dans les collecteurs et contribue ainsi a la pollution metallique globale mesuree en aval du bassin versant. D'autre part, une fraction de ces memes depots, que nous n'avons pu encore identifier, se comporte comme un puits a metaux traces. Des reactions d'adsorption, de precipitation ou encore de complexation sur les particules en suspension ou les stocks eux-memes porraient expliquer ce phenomene.


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Informations

  • Détails : 618 p.
  • Annexes : 234 ref.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Ecole des Ponts ParisTech (Marne-la-Vallée, Seine-et-Marne). Bibliothèque Lesage.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : NS 23960
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