Transfert de solutés réactifs dans la zone non-saturée des sols à différentes échelles d'observation

par Guillaume Limousin

Thèse de doctorat en Sciences de la Terre, de l'univers et de l'environnement

Sous la direction de Jean-Paul Gaudet.

Soutenue en 2006

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble) .


  • Résumé

    Le transfert des contaminants dans la zone non-saturée des sols est gouverné par de nombreux mécanismes. Parfois, les études de terrain sont difficiles à mettre en œuvre, et il se pose la question de la transposabilité des résultats de laboratoire vers une situation de terrain. Le site de la centrale nucléaire de Brennilis (Finistère) a été choisi pour étudier le transfert du strontium, du cobalt et de traceurs inertes dans le sol. Plusieurs échelles d'observation ont été testées (tube à essai, réacteur agité à flux ouvert, colonne de sol tamisé, lysimètre de sol remanié ou non, mesures de terrain) afin de déterminer, à chaque échelle, les principaux facteurs d'influence du transfert des contaminants, puis de vérifier l'adéquation des différentes échelles d'observation entre elles et leur représentativité par rapport au terrain. Concernant les propriétés hydrodynamiques du sol, la porosité, la teneur en eau sur le terrain, la vitesse porale aux teneurs en eau du terrain, la conductivité hydraulique à saturation et le coefficient de dispersion de ce sol remblayé sont spatialement moins hétérogènes que dans les sols agricoles ou non-anthropisés. Les résultats obtenus en lysimètre et sur le terrain suggèrent que l'hydrodynamique de ce sol non-structuré peut être étudiée sur un prélèvement remanié si le volume de sol est grand par rapport aux rares cailloux de grande taille. Concernant les interactions chimiques sol-contaminants, les isothermes du cobalt et du strontium sont non-linéaires au-delà de 10-4 mol. L-1. L'adsorption et la désorption du cobalt sont rapides et indépendantes du pH. Au contraire, en deça de 3,5. 10-6 mol. L-1, les isothermes du cobalt et du strontium sont linéaires, la désorption du cobalt est nettement plus lente que l'adsorption et le coefficient de partage ainsi que les cinétiques sont nettement dépendants du pH. Pour les deux éléments, les résultats obtenus en tube à essai, en réacteur agité à flux ouvert et en colonne de sol tamisé sont concordants. Par contre, l'adsorption du strontium en tube à essai à l'équilibre n'explique pas totalement les résultats du traçage sur le terrain.


  • Pas de résumé disponible.

  • Titre traduit

    Transfer of reactive solutes in the unsaturated zone of soils at several observation scales


  • Résumé

    The transfer of contaminants in the unsaturated zone of soils is driven by numerous mechanisms. Field studies are sometimes difficult to set up, and so the question is raised about the reliability of laboratory measurements for describing a field situation. The nuclear powerplant at Brennilis (Finistère, France) has been chosen to study the transfer of strontium, cobalt and inert tracers in the soil of this industrial site. Several observation scales have been tested (batch, stirred flow-through reactor, sieved-soil column, unrepacked or repacked soil-core lysimeter, field experiments) in order to determine, at each scale, the factors that influence the transfer of these contaminants, then to verify the adequacy between the different observation scales and their field representativity. Regarding the soil hydrodynamic properties, the porosity, the water content in the field, the pore water velocity at the water content in the field, the saturation hydraulic conductivity and the dispersion coefficient of this embanked soil are spatially less heterogeneous than those of agricultural or non-anthropic soils. The results obtained with lysimeter and field experiments suggest that hydrodynamics of this unstructured soil can be studied on a repacked sample if the volume is high compared to the rare big-size stones. Regarding the chemical soil-contaminant interactions, cobalt and strontium isotherms are non-linear at concentration higher than 10-4 mol. L-1, cobalt adsorption and desorption are fast and independent on pH. On the contrary, at concentration lower than 3. 5x10-6 mol. L-1, cobalt and strontium isotherms are linear, cobalt desorption is markedly slower than adsorption and both cobalt partition coefficient at equilibrium and its reaction kinetics are highly pH-dependent. For both elements, the results obtained with batch, stirred flow-through reactor and sieved-soil column are in adequacy. However, strontium batch adsorption measurements at equilibrium do not make possible to describe the results of field transfer experiments.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (194 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 161-194

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TS06/GRE1/0167
  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS06/GRE1/0167/D
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