Étude des mécanismes de mobilité des hydrocarbures aromatiques polycycliques contaminants des sédiments fluviaux

Study of mechanisms affecting mobility of polycyclic aromatic hydrocarbons in contaminated fluvial sediments

• Auteur / Autrice : Erwan Simon
• Direction : Agnès Laboudigue
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géochimie et environnement
• Date : Soutenance le 17/12/2012
• Etablissement(s) : Lille 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Lille ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : École nationale supérieure des techniques industrielles et des mines (Douai, Nord). Département Génie civil et Environnemental (....-2016)
• Partenaire(s) de recherche : École d'ingénieurs : École nationale supérieure des techniques industrielles et des mines (Douai, Nord ; 1878-2016)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Colloïdes

Matière organique

Transfert de masse

Sédiments en suspension

Sédiments contaminés

Biodégradation

Absorption et adsorption

Composés aromatiques polycycliques

Eaux continentales -- Pollution par les hydrocarbures

Mots clés libres

Remobilisation

Préleveurs passifs

Résumé

La présente étude considère les conséquences sur la mobilité des HAP de trois actions face à un lit sédimentaire contaminé : l’absence d’action, l’ouverture du canal à la navigation et son curage. Pour ce faire, des profils de concentration en HAP libres dans la colonne sédimentaire et la colonne d’eau sont obtenus par le déploiement in situ de préleveurs passifs en plusieurs points du cours d’eau, dont l’un exposé à la navigation. Un suivi dans le temps est effectué, avant, pendant et après curage du cours d’eau. L’étude de l’impact de l’âge de la matrice sédimentaire et de l’activité micro-biologique sur le transfert de HAP vers la colonne d’eau est effectuée à travers une remise en suspension en conditions contrôlées. On constate alors que sur un tronçon homogène de colonne sédimentaire, la sorption des HAP augmente avec l’âge de la matrice. Cependant, dans le cas d’une discontinuité dans la nature de la matrice, de soudaines variations de concentrations en HAP libres peuvent survenir dans l’eau interstitielle, et une diffusion des HAP libres se met alors en place. Cette diffusion des HAP est plus sensible encore à l’interface eau-sediment, où on observe un transfert des HAP vers la colonne d’eau. La navigation diminue la couche limite de diffusion et renforce donc ces transferts. Le curage du lit sédimentaire quant à lui entraine un relargage massif de HAP libres dans la colonne d’eau. Ces HAP sont refixés par le matériel en suspension, mais cette re-fixation est précaire, les HAP pouvant être à nouveau libérés par la biodégradation du matériel en suspension assurant leur transport.

This study presents the consequences, on PAH mobility, of 3 possible actions a watercourse administrator can take while facing a contaminated sedimentary bed: no action, the opening of the canal to navigation and its dredging. In this respect, concentration rates of free Polycyclic Aromatic Hydrocarbons have been obtained in the sedimentary column and in the water column by displaying passive samplers on different locations along the watercourse, one of them being exposed to navigation. A follow-up is made before, during and after the dredging of the watercourse. The impact of the age of the sedimentary matrix and of the microbiologic activity on the PAH transfer to the water column is studied through a remobilized sediment in batch experiments. It is then observed that the PAH sorption increases with the age of the matrix in one homogenous section of the sedimentary column. However, in case of a discontinuity in the matrix nature, sudden variations of free PAH concentration can occur in interstitial water. It results in a diffusion of free PAH. This PAH diffusion is even more sensitive to the water-sediment interface, on which we can observe a transfer of the PAH towards the water column. Navigation decreases the boundary layer and thus reinforces theses transfers.The dredging of the sediment bed results in a large release of free PAH in the water column. Those PAH are fixed again by the suspended material. Yet, this new fixation is frail : the PAH can be freed once more by the biodegradation of the suspended material transporting them.