Bilan géochimique du transport des éléments traces métalliques dans le système fluvial anthropisé Lot-Garonne-Gironde

par Stéphane Audry

Thèse de doctorat en Sciences du vivant. Géosciences. Sciences de l'environnement. Biogéochimie de l'environnement

Sous la direction de Gérard Blanc.

Soutenue en 2003

à Bordeaux 1 .


  • Résumé

    Le système fluvial Lot-Garonne est affecté par une pollution chronique polymétallique issue du drainage de terrils miniers par un affluent du Lot (Riou-Mort). Sur la base de mesures mensuelles des concentrations métalliques couvrant plus d'une décennie nous proposons un modèle empirique d'estimation des flux annuels de Cd à l'estuaire de la Gironde. Nous avons calculé que le Riou-Mort contribue jusqu'à 47 % (Cd), 20 % (Zn), 4 % (Cu) et 9 % (Pb) des flux bruts de la Garonne à l'estuaire de la Gironde. Notre étude montre que l'oxydation des sulfures des terrils contrôle les fortes concentrations de la fraction <0,2 æm des éléments traces métalliques (ETM) du Riou-Mort qui sont 400 (Zn) et 1200 (Cd) fois supérieures aux concentrations du Lot en amont de la pollution. Les résultats d'extractions sélectives montrent que la spéciation particulaire des ETM est dominée par la fraction résiduelle, à l'exception de Cd, Zn, Mn. Dans le Riou-Mort, Zn et Cd montrent le plus fort potentiel de mobilisation. Dans le Lot et la Garonne ils apparaissent moins mobilisables car principalement associés à la matière organique, aux sulfures et aux carbonates. L'étude de la diagenèse précoce dans des sédiments de barrages a montré que la minéralisation de la matière organique était majoritairement conduite par les oxydants secondaires. Les réactions de diagenèse précoce n'ont pas semblé affecter significativement l'enregistrement sédimentaire de la pollution polymétallique dans les sédiments du Lot. Les profils des concentrations particulaires des ETM, chronologiquement recalés (137Cs), permettent de suivre les changements majeurs de l'activité industrielle responsable de la pollution. Les stocks de polluants métalliques des sédiments du Lot ont été estimés : ~10 000 t (Zn), ~1000 t (Pb), et ~300 t (Cu). Enfin, notre étude propose des valeurs du bruit de fond géochimique régional (mg. Kg-1) : 57 (V), 54 (Cr), 8,6 (Co), 19 (Ni), 17 (Cu), 81 (Zn), 0,56 (Cd), 31 (Pb), 10 (Th) et 2 (U).

  • Titre traduit

    Géochemical statement of heavy metal transport in the polluted Lot-Garonne-Gironde fluvial system


  • Résumé

    The Lot-Garonne-Gironde fluvial system is affected by heavy metal pollution resulting from acid mine drainage from the Riou-Mort River, a tributary of the Lot River. Based on a 10-year data set of monthly Cd concentrations, an empiric model for estimation of Cd fluxes to the Gironde estuary is proposed. We calculated the Riou-Mort contributes up to 47 % (Cd), 20 % (Zn), 4 % (Cu) et 9 % (Pb) of the gross input of the Garonne River into the Gironde estuary. This study showed the oxydation of the mining waste sulfides is responsible for the high dissolved heavy metal concentrations found in the Riou-Mort. These concentrations are 400 (Zn) and 1200 (Cd) times higher than that of the Lot River upstream the pollution. Selective extractions showed that the particulate heavy metal speciation is dominated by the residual fraction, except for Cd, Zn and Mn which are mainly associated with the "exchangeable" fraction and thus show the highest mobilization potentiality. In the Lot and Garonne Rivers, Cd and Zn are less mobilizable as mainly associated with organic matter/sulfides and carbonates. The study of the early diagenesis processes in dam lake sediments showed that organic matter oxidation is mainly conducted by 'secondary' oxidants (nitrate, Mn and Fe oxides and sulfate). Nevertheless, we show that early diagenesis processes did not change significantly the sedimentary record of the heavy metal pollution. The particulate heavy metal concentration profiles, coupled with 137Cs geochronology, permit to follow the main changes of the industrial activity responsible for the heavy metal pollution. The present day heavy metal stock in the Lot River sediment were estimated: ~10,000 t of Zn, ~1,000 t of Pb, and ~300 t of Cu. Finally, we propose natural background values for heavy metal in the Lot-Garonne watershed (mg. Kg-1) : 57 (V), 54 (Cr), 8,6 (Co), 19 (Ni), 17 (Cu), 81 (Zn), 0,56 (Cd), 31 (Pb), 10 (Th) et 2 (U).

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Informations

  • Détails : 413 p.
  • Notes : Reproduction de la thèse autorisée
  • Annexes : Bibliogr. p. 347-375

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