Modifications hydrodynamiques du comportement des métaux lourds dans un sol hétérogène présentant une contamination résiduelle en NAPL : étude sur la contamination mixte des sols

par Jean-Sébastien Dubé

Thèse de doctorat en Sciences et techniques du déchet

Sous la direction de Thierry Winiarski et de Rosa Galvez-Cloutier.

Soutenue en 2001

à Lyon, INSA en cotutelle avec l'Université Laval, Québec , dans le cadre de École Doctorale de Chimie (Lyon) .


  • Résumé

    La contamination mixte des sols par les dérivés organiques pétroliers et les métaux lourds est une situation répandue et problématique dans les zones urbaines et industrialisées. Toutefois, aucun travail ne s'était penché, à ce jour, sur le rôle joué au sein de ce type de contamination par les interactions entre les métaux lourds et les liquides organiques non miscibles (NAPL). Les objectifs de la présente étude ont été de 1) vérifier la présence d'une influence des NAPL résiduels sur le transfert métallique dans les sols, 2) déterminer la nature de cette influence et 3) caractériser les mécanismes qui la déterminent. Les travaux entrepris ont permis d'identifier et de mesurer à l'échelle du laboratoire, à l'aide de colonnes de sol, les mécanismes d'interaction NAPL-métaux dans les sols. Un premier volet expérimental a servi à identifier la nature des interactions NAPL-métaux et à proposer leurs mécanismes sous-jacents. Un second volet expérimental a permis de quantifier les mécanismes d'influence du NAPL résiduel sur l'écoulement aqueux par modélisation mathématique. Les résultats de modélisation de l'écoulement aqueux ont ensuite été utilisés afin d'analyser les modifications du transfert des métaux lourds. Les résultats ont montré que les NAPL résiduels peuvent modifier le transfert des métaux lourds en altérant les conditions hydrodynamiques au sein du sol. La présence de NAPL résiduel a accentué l'hétérogénéité du réseau poreux en déconnectant les chenaux préférentiels et les micropores. Ceci a eu pour résultat de confiner la phase aqueuse au sein des chenaux préférentiels. En conséquence, ceci a modifié la capacité du sol à atténuer le flux métallique infiltrant. Les résultats ont aussi souligné le rôle de certains paramètres importants sur l'impact des NAPL résiduels sur le transfert des métaux lourds, notamment la viscosité du NAPL, les conditions hydriques initiales du sol et de la vitesse d'écoulement aqueux.

  • Titre traduit

    = Hydrodynamic modification of heavy metal behavior in a heterogenous soil contaminaed by residual NAPL : a study on mixed soil contmination


  • Résumé

    Mixed soil contamination by petroleum hydrocarbons and heavy metals is a common occurrence in urban and industrial localities. However, there is no reported study on the impact of interactions between heavy metals and non-aqueous phase liquids (NAPL) on contaminant mobility. The objectives of this study were to 1) verify the possibility of an influence of residual NAPL on heavy metal transfer in mixed contaminated soils, 2) determine the nature of this influence, and 3) characterize the mechanisms underlying this influence. Experimental work at the laboratory scale using soil columns was used to identify and measure the interaction mechanisms between NAPL and heavy metals in soils. A first experimental phase was used to identify the nature of the NAPL-heavy metal interactions and to propose their possible mechanisms. A second experimental phase was used to quantify, using mathematical modeling, the mechanisms controlling the influence of residual NAPL on water flow. The modeling results were then used to analyze the modifications of heavy metal transfer. Results have shown that residual NAPLs can modify heavy metal transfer by changing the hydrodynamic regime in the soil. Residual NAPL increased the heterogeneity of the void network by decreasing the connectivity between preferential channels and micropores. This confined the infiltrating water to the preferential channels, which in turn modified the soil's capacity to attenuate the heavy metal flux. Results have also outlined the role of important parameters on the impact of residual NAPLs on heavy metal transfer, such as NAPL viscosity, initial soil water saturation and water flow velocity.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XII-235 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. [210]-223

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  • Cote : C.83(2820)

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