Relargage des métaux traces depuis les sédiments contaminés vers les eaux de surface pendant la dynamique sédimentaire : une étude expérimentale

Release of trace elements from contaminated sediments into surface waters during sediments dynamics : an experimental study

• Auteur / Autrice : Mykyta Shumskykh
• Direction : Cécile Grosbois-Bacchi, Nathalie Gassama
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la terre
• Date : Soutenance le 17/12/2019
• Etablissement(s) : Tours
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : GéoHydrosystèmes COntinentaux (Tours)
• Jury : Président / Présidente : Alexandra Courtin-Nomade
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Olivier Pourret, Annette Hofmann

Mots clés

Mots clés contrôlés

Villerest, Barrage de (Loire)

Sédiments en suspension

Oxydoréduction

Sols -- Lessivage

Restauration écologique

Effets des barrages

Teneur en éléments traces

Sédiments fluviaux

Barrages -- Chine

Dynamique hydro-sédimentaire

Sédiments contaminés

Eau -- Teneur en éléments traces

Mots clés libres

Sédiments

Événement de remise en suspension

Conditions redox

Lessivage

Transfer

Trace metals

Sediments

Resuspension event

Redox conditions

Leaching

Résumé

Dans les systèmes aquatiques, la plupart des éléments traces métalliques (ETM) sont piégés dans les sédiments puis peuvent être relargués en fonction des conditions chimiques et de l’activité microbienne à l’interface eau-sédiment. L’objectif de cette étude était d’évaluer l’impact de remise en suspension des sédiments (lors de crues et d’opérations de gestion de barrages) sur la mobilité de certains ETM. Plusieurs conditions expérimentales de lessivage ont été choisies pour simuler ces événements : conditions oxiques et anoxiques sur des sédiments bruts et d’autres irradiés par rayons gamma. L’utilisation d’eau désionisée a permis de maximiser le processus de relargage. Deux types de sédiments, issus de contextes différents, ont été sélectionnés : le barrage de Villerest (France) et la rivière Xiang (Chine). Des expériences à long terme (30 jours) ont permis d’identifier la dégradation de la matière organique, l’activité microbienne et l’altération (voire la dissolution) de phases porteuses d’ETM comme principaux facteurs de contrôle. L’importance de l’activité microbienne n’a pas pu être quantifiée puisque l’irradiation n’a pas stérilisé totalement les sédiments. Enfin, l’impact de tels évènements parait très limité puisque moins de 1% des ETM contenus dans les sédiments ont été libérés.

In aquatic systems, most of trace metals (TM) are buried in sediments and then can be released according to chemical conditions and microbial activity occurring at the sediment-water interface. The aim of this study was to assess the impact of resuspension events (flood or maintenance operations for dam reservoir) on the mobility of some TM. Different batch experiment conditions were chosen to mimic those events: under oxic and anoxic conditions on raw sediments and on gamma-irradiated ones (“sterilized” one). The use of deionized water allowed maximizing the release process. Two sediment types issued from different contexts were selected: the Villerest dam reservoir (France) and the Xiang River (China). Long term experiments (30-day long) allowed identifying that organic matter degradation, microbial activity and alteration/dissolution of trace metal bearing phases were the main controlling factors. The gamma-irradiation did not sterilize sediments but only limited aerobic bacteria and enhanced anaerobic activity. The impact of such 24h resuspension event on reservoir waters and downstream biota is very limited as less than 1% of trace elements was released.