Letteratura scientifica selezionata sul tema "Sols – Décontamination – Environnement"

La thèse est une contribution à la méthode à suivre pour le traitement des sols pollués par des Hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP). Les aspects abordés sont la manœuvrabilité des sols, l’analyse pour le suivi de la dépollution, l’étude de traitabilité, la conduite des essais en laboratoire et la modélisation mathématique du traitement. Deux techniques de dépollution ont été étudiées : la désorption thermique et l’extraction par solvant
The thesis is a contribution for the methodology to be applied for the treatment of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) contaminated soils. The aspects covered are the soil bulk handling, analysis for monitoring the cleanup, the treatability study, the conduct of laboratory testing ant the mathematical modeling of the treatment

Afin de dépolluer et de réhabiliter les sols contaminés par des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), différentes techniques ont été développées durant les dernières décennies, mais leur impact sur les fonctions du sol est rarement pris en compte. L'objectif de ce travail était d'évaluer l'impact des traitements par oxydation chimique sur différents paramètres physico-chimiques et biologiques de terres contaminées aux HAP et de proposer des solutions pour restaurer le fonctionnement biologique des terres oxydées. Les différentes expérimentations de laboratoire et de terrain ont montré que l'efficacité des réactions d'oxydation chimique (réaction de Fenton et persulfate activé) sur la teneur en HAP dépendait de la disponibilité de la pollution et des propriétés physico-chimiques des terres. Par ailleurs, des processus d'acidification ont été observés sur des terres non carbonatées, altérant fortement et durablement les paramètres physico-chimiques et biologiques. Cette altération était plus forte après utilisation du persulfate activé, engendrant ainsi des pertes en éléments traces métalliques dans les eaux de percolations. L'apport de matériaux susceptibles d'augmenter le pH a permis la restauration des activités biologiques et la capacité des terres à supporter la végétation lorsque les terres ont fortement été acidifiées. L'association de traitements d'oxydation chimique et de refonctionnalisation pourrait présenter un moyen de réhabilitation efficace. Un indice, dont l'objectif était de représenter l'état du sol en fonction du poids accordé à différents paramètres, a été proposé et a permis d'évaluer les variations induites par les traitements d'oxydation et les procédés de refonctionnalisation
In order to clean up polycyclic aromatic hydrocarbon (PAH) contaminated soils, various techniques have been developed during the last decades, but their impact on soil functions was rarely considered. The objective of this study was to assess the impact of chemical oxidation treatments on different physico-chemical and biological parameters of PAH contaminated soil and to propose solutions to improve the biological functioning of oxidized soil. Various laboratory and field experiments have shown that the efficiency of chemical oxidation reactions (Fenton reaction and activated persulfate) on PAH concentrations depended on pollutant availability and soil physico-chemical properties. Besides, intense acidification processes have been observed on uncarbonated soil with a strong impact on soil physico-chemical and biological parameters. Moreover, this alteration was higher with activated persulfate treatment, leading to the loss of trace metals in water percolation. In the strongly acidified soil, the input of materials, suitable for pH increase, resulted in the restoration of biological activities and soil capacity to support vegetation. The association of chemical oxidation treatment and restoration techniques could present a good mean for soil rehabilitation. Finally, an index, which aimed to represent soil conditions based on the weight given to different parameters, was proposed and was used to evaluate changes induced by oxidation treatments and restoration techniques

Cette étude est une contribution à l'étude de la dépollution des sols à l'aide d'une modélisation expérimentale. L'objectif du travail est d'étudier les processus physico-chimiques intervenant au cours du transport de polluants métalliques toxiques dans les sols soumis à un champ électrique. Les essais sont réalisés en laboratoire avec des sols obtenus à partir d'un mélange d'un sable de Fontainebleau avec une solution cationique de polluant. Les polluants étudiés sont des métaux amphotères dont le plomb(II), le chrome(III) et le zinc(II), avec des concentrations initiales variant de 0,1 à 10 g/l. Une tension électrique constante est appliquée au dispositif pendant un temps déterminé. L'analyse des teneurs de polluant sur différents endroits de la cuve à l'arrêt du traitement dans le sol montre que la répartition du polluant varie en fonction de la nature et de la concentration initiale du polluant utilisé. Ainsi, dans le cas du plomb, nous avons observé trois cas de figure : - une distribution plutôt homogène du plomb dans la cuve pour une concentration initiale de 0,1 g de Pb2+/1, consécutive à un faible déplacement du polluant, - un appauvrissement des zones anodique et cathodique, par rapport à la teneur initiale, avec accumulation du polluant au centre de la cuve pour 1 g de Pb2+/1, - un appauvrissement important des zones anodiques avec accumulation du polluant à la cathode pour 10 g de Pb2+/1. Les mesures de pH réalisées sur le sol et sur l'eau interstitielle à différents intervalles de temps ont mis en évidence deux mécanismes à l'origine du transport du plomb : un transport cationique à l'anode en présence de pH acides, suivi d'un transport anionique à la cathode pour des pH basiques. En effet, certains hydroxydes métalliques peuvent, sous des conditions de pH basiques, former des anions par réactions de dissolution. Cette propriété permet alors de « remobiliser » le plomb précipité à la cathode sous forme d'anions plombates et de concentrer le polluant dans les zones centrales du dispositif. L'action combinée de ces deux mécanismes de transport concentre la pollution, soit au centre de la cuve, soit à la cathode suivant la concentration initiale. Selon les cas, l'action d'un champ électrique permettrait de restreindre le volume de sol pollué à traiter ultérieurement ou à excaver. La mesure de la conductivité électrique de l'eau interstitielle met en évidence des variations de la concentration ionique dans le milieu liées au déplacement du polluant ou à sa précipitation. Les concentrations utilisées dans le cas du chrome et du zinc ont mis en évidence un transport sous une forme cationique. Aucun phénomène de « remobilisation » n'a pu être observé car les pH mesurés à la cathode ne favorisaient pas un transport important du polluant sous forme d'anions.

Des sols contaminés uniquement en Cd, depuis une longue période, ont d'abord été utilisés pour évaluer les effets d'exsudats racinaires de faible masse moléculaire, libérés dans un système modèle par un filtre placé à la surface du sol, sur les biomasses microbiennes carbonées et azotées, la respiration microbienne, le pool inorganique d'N et la biodisponibilité de Cd dans la rhizosphère (BIOMET®). L'utilisation d'une espèce végétale, Holcus lanatus L. , pour la phytoremédiation aidée de sols contaminés en Cd a été étudiée de façon préliminaire en solution hydroponique sur 4 semaines. Les plantes, dont le système racinaire a été lavé, ont été placées dans une solution nutritive simulant la concentration en Cd extrait et le pH des parcelles d'origine. La concentration et la quantité de Cd ont été quantifiées dans les parties aériennes, les feuilles et les racines. On a mesuré les activités enzymatiques Guaiacol peroxidase dans les feuilles, ainsi que leur densité en chlorophylle et caroténoïdes totaux. L'assainissement des sols contaminés en Cd a été étudié en utilisant une technique de stabilisation in situ basée sur l'apport au sol de l'un des 3 composés inorganiques suivants: beringite + grenailles d'acier, sépiolite, et bentonite. La concentration en Cd a été mesurée dans la solution du sol (Rhizon) au cours des premiers jours suivants l'amendement du sol et après 6 mois. L'efficacité de la remédiation des sols contaminés en Cd par stabilisation in situ a été évaluée en vase de végétation placés sous serre, avec 3 végétaux de sensibilité différente à l'exposition au Cd (sensible: Phaseolus vulgaris, moyennement tolérante: Holcus lanatus, tolérante: Lactuca sativa).

Parmi les techniques actuelles de rehabilitation des sites, seules les techniques physico-chimiques permettent d'eliminer veritablement et definitivement les polluants metalliques par un transfert de la pollution a l'exterieur du sol. L'extraction par un reactif chimique, l'une de ces methodes, est testee dans ce memoire pour traiter une pollution multiple en metaux (cr, cd, zn, pb, cu) et en arsenic. Il est donc necessaire de trouver un milieu reactionnel capable d'extraire simultanement les metaux (solubles plutot en milieu acide) et l'arsenic (soluble plutot en milieu basique). Dans un premier temps, l'etude detaillee d'un sol de site industriel est entreprise afin de determiner les capacites d'extraction maximale de reactifs chimiques puissants et connus, comme les acides et l'edta. Chaque solution d'extraction efficace sur ce sol est ensuite appliquee sur quatre autres sols d'origine industrielle. Cette etude permet une approche sur les differents comportements de chaque sol et tente d'etablir la possibilite de generaliser un traitement donne. Dans un deuxieme temps, d'autres composes (de la famille des thiols) plus originaux et moins agressifs sont testes. Les resultats montrent que ces complexants employes en milieu basique sont particulierement performants compares aux autres agents d'extraction, plus classiquement utilises. Apres avoir optimise les conditions operatoires necessaires a l'extraction de l'arsenic et des metaux, des essais a l'echelle pilote sont realises. Enfin, l'etude sur les quatre autres sols permet d'evaluer les performances de ces nouveaux reactifs et de montrer leur efficacite.

L’objectif de cette étude est de déterminer les processus physico-chimiques intervenant sur l'efficacité du transport de métaux lourds dans les sols soumis à un champ électrique. Les polluants métalliques peuvent sous l'effet d'un champ électrique se déplacer par migration dans un milieu poreux. Le passage du courant électrique dans un sol sature en eau provoque la formation des espèces h#3o#+ et oh# par électrolyse de l'eau. Ce mécanisme modifie les valeurs du ph du milieu et entraine une solubilisation ou une précipitation des métaux lourds sous forme d'hydroxydes. Sous des conditions de ph très alcalines, ces hydroxydes pièges dans le milieu peuvent former des complexes anioniques et être de nouveau remobilises par un champ électrique. L’application de cette propriété aux sites pollues permettrait de concentrer le polluant dans un volume de sol plus restreint ce qui réduirait les couts de traitement. Les essais sont réalisés en laboratoire sur des cuves de petites dimensions équipées d'électrodes. Les sols sont constitués par du sable de fontainebleau pollue artificiellement avec des solutions cationiques de métaux lourds. Le choix des polluants s'est porte sur le plomb, chrome (iii) et le zinc, métaux pouvant former des complexes anioniques pour des ph élevés. Les essais sont réalisés pour des concentrations initiales en polluant différentes et des temps d'application du champ électrique variables. Des analyses des paramètres électriques et chimiques (ph, conductivité, concentration du polluant) sont réalisées pendant le déroulement de l'essai et en fin de traitement. L’analyse de la répartition finale du polluant dans le cas de sables pollues avec du plomb met en évidence deux mécanismes de transport : - une migration du cation pb#2#+ en direction de la cathode et une remobilisation du plomb précipite a la cathode sous forme d'hydroxydes. L’élévation du ph vers des valeurs très basiques (ph 13) explique la redit solution des hydroxydes sous forme de complexes anioniques (plombâtes). Ce mécanisme est moins marque lorsque les concentrations initiales en plomb sont élevées. Les essais réalisés avec du sable pollue avec du chrome et du zinc présentent des migrations de polluants vers la cathode sans phénomène secondaire de remobilisation.

La contamination des sols et sédiments par les polychlorobiphényls (PCB) pose un problème sanitaire et environnemental à l’échelle mondiale, en raison de la récalcitrance et de la toxicité de ces composés. L’objectif de cette thèse est de chercher un procédé de remédiation de sédiments contaminés aux PCB en utilisant le fer zérovalent (Fe0). D’abord, une campagne de prélèvement a été menée sur des sites contaminés par le recyclage des déchets électroniques en Chine du sud. La contamination en PCB n’était pas aussi forte que prévue, mais la présence de métaux lourds accentue la difficulté de la remédiation. Ensuite, a été étudiée la déchloration des PCB par le Fe0 en solution aqueuse, en présence de métaux et surfactants. Les résultats ont montré la déchloration progressive des PCB et révélé l’itinéraire réactionnel avec la spécificité des congénères et la régio-spécificité. L’importance relative des facteurs qui influent se classe selon : tensioactif > acide humique > pH > Ni2. La décontamination du sédiment a été étudiée par 1) lavage avec une solution aqueuse de tensioactif suivie de la déchloration des PCB en solution et 2) mélange direct avec le Fe0 et les tensioactifs. La seconde approche s’est avérée prometteuse pour la remédiation
Soil and sediment contamination by polychlorinated biphenyls (PCBs) is a global health and environmental concern, since PCBs are toxic and recalcitrant. The aim of this thesis is to find a remediation process to PCBs contaminated sediments by using zerovalent iron (ZVI). To begin the studies on remediation, a survey was conducted on sites contaminated by e-waste recycling activities in south China. PCBs contamination was not as severe as previously, whereas the co-existence of PCBs and heavy metals increases the difficulty of remediation. Afterwards, the feasibility PCBs degradation by ZVI in aqueous solutions was investigated. Results confirmed the stepwise dechlorination of PCBs by ZVI and the major pathway with congener specifity and regiospecifity. The relative importance of the influential factors to ZVI degradation of PCBs was in the order of surfactants > humic acid > pH > Ni2+. Sediment decontamination was studied by 1) washing with an aqueous solution of surfactant followed by ZVI dechlorination of PCBs and 2) direct mixing with ZVI and surfactant solution. The second approach gave promising results for remediation

La contamination des milieux naturels par les pesticides est un problème d'actualité. Ce travail a pour objectif d'évaluer le comportement et le devenir dans l'environnement de deux insecticides de structure chimique voisine la cyromazine et le dicyclanil. L'adsorption de ces matières actives sur trois constituants du sol, argile, silice et oxyde de fer, a été quantifiée suite au tracé de cinétiques et d'isothermes d'adsorption. Les constantes de partage sol/eau, Kd et les constantes de Freundlich, Kf ont été déterminées pour chaque couple solution de pesticide/adsorbant. L'influence des paramètres pH et force ionique sur l'adsorption a été évaluée. L'argile présente, dans la majorité des cas étudiés, la plus forte rétention vis-à-vis des deux pesticides. Le dicyclanil apparaît globalement mieux retenu que la cyromazine. Les constantes d'acidité des deux pesticides ont été mesurées ainsi que la capacité de ces molécules à former des complexes en présence de divers cations métalliques : le cuivre(II), le cadmium(II) et le zinc(II). Seul le cuivre forme un complexe, de très faible stabilité. La décomposition dans l'eau de la cyromazine et du dicyclanil par le rayonnement solaire a été simulée au laboratoire. L'efficacité de la photocatalyse comme moyen de dépollution d'eaux contaminées par l'un de ces pesticides a également été déterminées en présence de dioxyde de titane. Dans chaque cas, les cinétiques de dégradation et de minéralisation en ions nitrate et ammonium, ainsi que la formation d'acides carboxyliques ont été suivies au cours de l'irradiation. La caractérisation de nombreux produits de dégradation a permis de proposer des voies de dégradation pour chacun des pesticides par photolyse, et par photocatalyse.

Le résidu de bauxite communément appelé boue rouge est un déchet industriel généré lors de la production d'alumine. Le stockage de ces déchets est considéré comme un important problème environnemental, notamment du fait de la nature caustique du matériau (pH >10) et des quantités générées (d’environ 1,5 t par tonne d’alumine produit). La production de l’alumine vénézuélienne (par CVG Bauxilum) a ainsi généré plus de 15 millions de m3 de résidus de bauxite. Paradoxalement, aucune recherche n’a encore été menée sur les propriétés de ces résidus en tant que matériau pouvant être utilisé dans le domaine environnemental. Les objectifs principaux de ce travail de thèse sont une caractérisation physico-chimique du résidu de bauxite vénézuélienne (fraction solide) ainsi qu’une évaluation des options de valorisation, notamment comme agent de remédiation des systèmes pollués. Une approche intégrée couplant la chimie, la minéralogie, le pH, la granulométrie, la surface spécifique et le contenu en radionucléides, avec des études de spéciation chimique et de biodisponibilité, a permis de mettre en évidence certaines des caractéristiques très importantes notamment 1) une teneur élevée en Th et U et leur isotopes respectifs Th232 et U238, ainsi qu’en lanthanides 2) le risque potentiel chimiotoxique du résidu vis-à-vis de fractions très labiles pour des éléments tels que l’aluminium et l’uranium 3) des propriétés de sorption intéressantes vis à vis d’éléments toxiques, Pb, Zn et As, du fait de la grande surface spécifique du résidu, notamment en milieu acide (cas d’un drainage minier acide). L’ensemble des résultats de ce travail, a montré que l’utilisation potentielle des résidus de bauxite vénézuélienne dans des domaines clés tels que l'assainissement des systèmes pollués (comme amendement ou un agent sorbant) et dans la récupération de métaux d’intérêt économique pourrait être une voie possible pour la valorisation de ce déchet
The bauxite residue commonly called ‘red mud’ is an industrial waste generated during the production of alumina. The storage of this waste is considered as a major environmental problem, especially because of its caustic nature (pH> 10) and the huge produced quantities (about 1.5 t per tonne of alumina produced). The production of Venezuelan alumina (CVG Bauxilum) has generated more than 15 million m3 of bauxite residue. Moreover, no research has yet been conducted on the properties of these residues and their utilization in the environmental field. The main goals of this study focus on the physical and chemical characterization of Venezuelan bauxite residue (solid fraction) and in an evaluation of its applications as an agent for remediation of polluted systems. An integrated approach coupling chemical composition and adsorption properties, mineralogical phases, particle size, surface area and radionuclide content with studies of chemical speciation and bioavailability, yielded significant constraints including: 1) a high content of U and Th, and their respective isotopes Th232 and U238, as well as lanthanides 2) the potential risk of residue chemotoxicity towards a very labile fraction of elements such as aluminum and uranium 3) high sorption properties with respect to toxic elements, Pb, Zn and As, due to the large surface area of the residue, especially under acidic conditions (case of acid mine drainage). These results have shown the potential use of Venezuelan bauxite residue in key areas such as remediation of polluted systems (as amendment or sorbent agent) and in the recovery of metals of economic interest