Persistence and transfers of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons in the upstream seine river basin

Rémanence et transferts des Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques dans le bassin amont de la Seine

• Auteur / Autrice : David Gateuille
• Direction : Jean-Marie Mouchel, Olivier Evrard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la terre
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés contrôlés

Seine, Bassin de la (France)

Alluvions

Composés aromatiques polycycliques

Résumé

Cette thèse s’intéresse aux processus de transfert et à la rémanence des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) dans le bassin amont de la Seine. Plus de 830 échantillons (retombées atmosphériques, sols, matières en suspension [MES] et eaux) ont été collectés durant une année hydrologique complète. Des analyses chimiques et des mesures d’activité en radionucléides ont été combinées pour permettre l’utilisation de méthodes de traçage sédimentaire. Les résultats ont mis en évidence des stocks de HAP importants dans les sols en regard des quantités impliquées dans les processus de transferts contemporains suggérant la persistance d’une contamination due au passé industriel du bassin. Les retombées atmosphériques sont responsables d’une contamination diffuse de l’environnement tandis que des concentrations importantes de HAP sont mesurées localement dans les terrains fortement soumis aux activités anthropiques. Une forte augmentation des concentrations a été observée entre les sols et les MES soulignant l’impact des processus érosifs dans les transferts de HAP. Ainsi, la contamination des MES est plus forte dans les zones où l’érosion de surface domine celle des berges. De plus, l’érosion entraîne un enrichissement en HAP des particules érodées par rapport aux sols dont elles sont issues. Enfin, nos résultats démontrent que la problématique des HAP s’inscrit dans une double échelle de temps avec d’une part, l’impact des rejets anthropiques actuels qui semblent être à l’origine de la majeure partie de la contamination du milieu aquatique, et d’autre part les sols, qui sont susceptibles d’agir comme sources secondaires dans les décennies à venir.

This thesis deals with the processes of transfer and the persistence of the polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in the upstream part of the Seine River basin. A set of more than 830 samples (atmospheric fallout, soil, suspended solids [SS] and surface water) were collected during an entire hydrological year. Chemical analyses and measurements of radionuclide activities were combined to allow the use of sediment fingerprinting methods. The results showed the presence of significant stocks of PAHs in soils compared to the quantities involved in the current transfers of those compounds. This suggested the persistence of a legacy contamination due to the industrial history of the basin. Atmospheric fallout is responsible for the ubiquitous contamination of the environment, whereas high concentrations of PAHs are locally measured in areas exposed to a strong anthropogenic pressure. A sharp increase in concentrations was observed between soil and SS highlighting the impact of erosion processes in the transfer of PAHs. In this context, contamination of SS is higher in catchments where topsoil erosion dominates compared to river bank erosion. In addition, soil erosion processes result in the PAH enrichment of eroded particles compared to the soil they originate from. Finally, our results show that the PAH contamination acts in two timescales. On the one hand, current anthropogenic releases would be responsible for the bulk of contamination of the aquatic environment. On the other hand, soils are likely to act as secondary sources of PAHs to rivers for the next several decades.