Prédiction de la mobilité du cadmium, du plomb et du zinc dans des sols contaminés par des usines métallurgiques PDF Download
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Author: Matthieu François
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Category :
Languages : en
Pages : 42
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Book Description
Les rejets atmosphériques de deux fonderies voisines ont induit une forte contamination d'un large secteur géographique par le cadmium, le plomb et le zinc. La contamination des sols agricoles représente un risque important en raison des transferts possibles de métaux vers la chaîne alimentaire d'une part et vers les eaux superficielles et profondes d'autre part, Dans un premier volet, la spéciation des métaux Cd, Pb et Zn dans un échantillon de sol fortement contaminé et au sein des différentes fractions granulométriques a été caractérisée par des méthodes chimiques et spectrométriques. Les associations des métaux avec les constituants des sols, en particulier, la calcite, les oxydes et hydroxydes de fer et manganèse, les matières organiques ont été mises en évidence. L'étude s'est étendue dans un second volet à l'ensemble des sols agricoles du secteur contaminé représenté par une banque de 458 échantillons de sol géoréférencés. Une caractérisation de l'extractibilité métallique par deux solvants, l'eau distillée et l'acide acétique dilué, a été réalisée dans le but d'identifier leur degré de disponibilité environnementale. L'influence de la physico-chimie des sols, et notamment des facteurs pH, texture, teneurs en matières organiques, contenu en carbonates et teneur totale en métal, sur le niveau d'extractibilité métallique a été détenninée. Des modèles prédictifs sont proposés pour évaluer la disponibilité des métaux à partir de ces paramètres relevant d'analyses courantes en science du sol
Author: Matthieu François
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Languages : en
Pages : 42
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Book Description
Les rejets atmosphériques de deux fonderies voisines ont induit une forte contamination d'un large secteur géographique par le cadmium, le plomb et le zinc. La contamination des sols agricoles représente un risque important en raison des transferts possibles de métaux vers la chaîne alimentaire d'une part et vers les eaux superficielles et profondes d'autre part, Dans un premier volet, la spéciation des métaux Cd, Pb et Zn dans un échantillon de sol fortement contaminé et au sein des différentes fractions granulométriques a été caractérisée par des méthodes chimiques et spectrométriques. Les associations des métaux avec les constituants des sols, en particulier, la calcite, les oxydes et hydroxydes de fer et manganèse, les matières organiques ont été mises en évidence. L'étude s'est étendue dans un second volet à l'ensemble des sols agricoles du secteur contaminé représenté par une banque de 458 échantillons de sol géoréférencés. Une caractérisation de l'extractibilité métallique par deux solvants, l'eau distillée et l'acide acétique dilué, a été réalisée dans le but d'identifier leur degré de disponibilité environnementale. L'influence de la physico-chimie des sols, et notamment des facteurs pH, texture, teneurs en matières organiques, contenu en carbonates et teneur totale en métal, sur le niveau d'extractibilité métallique a été détenninée. Des modèles prédictifs sont proposés pour évaluer la disponibilité des métaux à partir de ces paramètres relevant d'analyses courantes en science du sol
Author: Sophie Sobanska
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Languages : fr
Pages : 0
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L'étude des formes physico-chimiques des métaux dans les sols pollues est nécessaire à la compréhension de leur mobilisation et par conséquent permet d'évaluer le risque qu'ils représentent pour l'environnement. Le but de ce travail est de déterminer la spéciation des métaux plomb et zinc dans un sol contamine par des particules (poussières et scories) issues d'une usine de production de plomb par une approche spectroscopique. Les techniques d'investigations sont la microscopie optique, la diffraction des rayons X, la microscopie électronique à balayage, à transmission, la microsonde électronique et la microspectrométrie Raman. Elles ont nécessité une concentration préalable des métaux et/ou de leurs phases porteuses. Dans le but de comprendre l'évolution de la spéciation des métaux de leur émission au sol, des poussières et des scories issues du procédé industriel ont été prélevées. Leur caractérisation tant morphologique que chimique montre que les poussières sont essentiellement émises dans l'atmosphère sous forme de sulfures de taille infèrieure à 20μm, puis retombent sous leurs formes oxydées. Des associations des métaux avec d'autres composés tels que les oxydes de fer et les carbonates ont été mises en évidence. Le contact avec le sol conduit à une altération plus poussée des particules et à une mobilisation des métaux. Dans le sol, le zinc est concentré dans les fractions riches en fer ou il est fixé par des particules cristallisées (spinelle) ou par des coprécipités d'oxydes de fer et de carbonates. Le plomb est localisé dans des particules d'oxydes de fer de fragments lithiques, en coprécipitation avec les oxydes de fer et la calcite, en bordure des particules de calcite ou sous forme de particules isolées inférieures à 1 μm. La microspectrométrie Raman permet d'identifier PbSO4 à proximité des oxydes de fer, PbCO3 en surface de la calcite et après comparaison avec des modèles chimiques l'association Pb-Fe2O3. Un changement des conditions physico-chimiques du sol (baisse du pH, ou réduction par engorgement des sols en période humide) est susceptible de déstabiliser les particules porteuses des métaux et de libérer ceux-ci dans le milieu.
Author: JEAN-CLAUDE.. HARGE
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Category :
Languages : fr
Pages : 199
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LE RISQUE CHIMIQUE ASSOCIE A LA PRESENCE DE METAUX LOURDS DANS LES SOLS DEPEND DE LEUR MOBILITE, ET EN CONSEQUENCE DE LEUR FORME CHIMIQUE. LA SPECIATION DU ZINC, DU PLOMB ET DU MANGANESE DANS PLUSIEURS SOLS CONTAMINES A ETE ETUDIEE EN COMBINANT LA SPECTROSCOPIE EXAFS, LA DIFFRACTION DES RAYONS X, LES EXTRACTIONS CHIMIQUES ET DES FRACTIONNEMENTS PHYSIQUES. LE RESULTAT LE PLUS IMPORTANT DE CE TRAVAIL CONCERNE LA MISE EN EVIDENCE DE LA FIXATION DU ZINC ET DU PLOMB PAR LES PHYLLOMANGANATES ET LES SILICATES. DANS LE CAS D'UNE CONTAMINATION PAR DES BOUES D'EPANDAGE ISSUES D'UNE STATION D'EPURATION, IL A ETE MONTRE QUE DANS LA BOUE 70% DU ZINC ETAIT PRESENT SOUS FORME DE SPHALERITE ET 30% DANS DES COMPOSES OXYGENES. LE MANGANESE EST PRESENT SOUS FORME DE MANGANATE. DANS LE SOL CONTAMINE PAR CETTE BOUE, LA SPHALERITE EST OXYDEE ET 80% DU ZINC EST ALORS LIE A UN PHYLLOMANGANATE, LA CHALCOPHANITE (ZNMN#3O#7.3H#2O). LE SECOND SOL ETUDIE CONTIENT DES NODULES SILICEUX MILLIMETRIQUES ENRICHIS EN ELEMENTS METALLIQUES. LA FORME HEXAGONALE DE LA BIRNESSITE, QUI APPARTIENT EGALEMENT A LA FAMILLE DES PHYLLOMANGANATES, A ETE IDENTIFIEE DANS LES NODULES. CE MINERAL FIXE 100% DU PLOMB ET ENVIRON 80% DU ZINC, LE RESTE ETANT ASSOCIE AUX ARGILES. DANS LES AUTRES SOLS ETUDIES, LE ZINC EST MAJORITAIREMENT ASSOCIE AUX ARGILES QUELLE QUE SOIT LA NATURE DE LA CONTAMINATION (SOLVANTS ORGANIQUES ET RESIDUS DE DISTILLATION, SOUS-PRODUITS DE FONDERIES PLOMB-ZINC ET RESIDUS DE DRAGAGE DE CANAUX). A L'ENDROIT OU LA POLLUTION EST LA PLUS FORTE, DEUX SILICATES DE ZINC PURS, L'HEMIMORPHITE ET LA WILLEMITE, ONT ETE IDENTIFIES. CETTE ETUDE DEMONTRE LA POTENTIALITE DE LA SPECTROSCOPIE EXAFS POUR DETERMINER LA SPECIATION DES METAUX LOURDS DANS LES SOLS. CETTE METHODE COMPLETE UTILEMENT LES APPROCHES CHIMIQUES TRADITIONNELLEMENT UTILISEES.
Author: Raphaël Lambert
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Languages : en
Pages : 178
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Author: Christian Bardel
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Languages : fr
Pages : 178
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La fixation des polluants métalliques cadmium, plomb et zinc par un sol est fonction de sa composition minéralogique et chimique. Les capacités de rétention dépendent de la nature du polluant, de la température, du pH et des électrolytes présents dans les lessivats. La fraction argileuse du substrat, à forte teneur en montmorillonite, fixe les cations métalliques par échange d'ions. Ce processus suit la loi d'adsorption de Langmuir. Le carbonate de calcium contenu dans le sol retient le plomb par formation de carbonte. Dans la zone de pH considérée, qui est celle d'une eau de pluie normale, le zinc est principalement retenu en surface sous forme d'hydroxyde. Les résultats obtenus en laboratoire, avec des échantillons de sol naturel, montrent que la propagation des polluants vers la nappe phréatique peut être stoppée si la couche argileuse est suffisamment épaisse. Cependant ces conclusions demandent confirmation par des essais avec des quantités de polluants plus importantes sur le site de prélèvement du substrat étudié, durant plusieurs années.
Author: Philippe Bataillard (Ingénieur).)
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Languages : fr
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L'accumulation du plomb et du cadmium dans les sols pose le problème du maintien de la qualité du milieu à long terme. Le risque d'une dégradation est difficile à déterminer car il demande une bonne connaissance du devenir de ces polluants. Pour cela, il est nécessaire de mieux comprendre pourquoi et comment les métaux passent d'une forme à une autre dans les sols. L'objectif de ce travail de thèse est d'identifier et de hiérarchiser les mécanismes responsables de l'évolution de la spéciation du plomb et du cadmium dans les sols. Dans ce but, nous avons artificiellement contaminé des sols chimiquement contrastés, par des particules de plomb et cadmium, de formes chimiques simples: oxyde, carbonate, sulfate et sulfure. La complémentarité des techniques utilisées, nous a permis de caractériser les transformations de ces particules après trois mois d'incubation en conditions contrôlées. L'expérience, réalisée sans plante dans un premier temps, est recommencée avec culture de ray-grass afin de mettre en évidence le rôle de la plante sur l'évolution de la spéciation des métaux. Les résultats obtenus montrent que la dissolution des particules dépend, en général, de la spéciation initiale du métal et du type de sol. La dissolution est accrue dans les sols acides sauf dans le cas du sulfate de plomb dont la solubilisation est indépendante du pH. La majorité des grains de cadmium est rapidement dissoute sauf dans le cas des sulfures et du carbonate de cadmium dans un sol carbonaté. Le cadmium présente une grande affinité pour les carbonates du sol, avec lesquels il s'adsorbe de façon spécifique, ou crée une solution solide. Il est d'autant plus échangeable que le pH du sol est bas. D'une façon générale, la solubilité du cadmium est décrite de façon satisfaisante par un modèle d'adsorption. Dans le cas du plomb, l'utilisation de techniques spectroscopiques montre une forte affinité de ce métal pour les oxydes de manganèse. Bien que les solutions des sols soient souvent sursaturées vis-à-vis de la chloropyromorphite (Pb5(PO4)3Cl), la précipitation ne semble pas jouer un rôle majeur dans la rétention de ce métal. L'adsorption spécifique est le principal mécanisme responsable de sa rétention dans les sols neutre ou alcalin. Dans un sol acide, l'adsorption est moins spécifique, et le plomb est plus facilement extrait par des réactifs chimiques. Dans nos conditions expérimentales, lorsqu'une plante se développe dans ces sols récemment contaminés, nous montrons que la dissolution des particules est généralement accélérée. Elle joue également un rôle sur la précipitation de la pyromorphite en raison de sa capacité à solubiliser l'orthophosphate. De plus, la plante diminue généralement la fraction échangeable du Pb et du Cd, qui sont redistribués dans les fractions oxydables et réductibles. Toutefois, elle peut augmenter cette fraction échangeable, si le métal est libéré massivement alors que le complexe d'échange est désaturé. Ce phénomène est observé dans le cas d'un sol non carbonaté, contaminé par du sulfure de plomb. La cinétique de la transformation des formes de plomb et de cadmium, simulant la pollution diffuse des agrosystèmes, est relativement rapide mais dépend du type de sol. La redistribution des métaux n'est pas achevée à l'échelle de temps d'une culture. De ce fait, la spéciation initiale des polluants et les caractéristiques physico-chimiques du sol sont deux facteurs essentiels pour comprendre le devenir du plomb et du cadmium dans le système sol-plante.
Author: Geoffrey L. Upson
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Category : Soil pollution
Languages : en
Pages : 524
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Author: Yoann Viala
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 0
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Le cadmium (Cd) est un élément trace présent dans les sols agricoles qui contamine la chaîne alimentaire en étant prélevé par les plantes et accumulé dans les produits végétaux consommés. La biodisponibilité du Cd est un concept au cœur de l'évaluation des risques de transfert excessif du Cd du sol vers les plantes. Les plantes prélevant essentiellement l'ion Cd2+ dans la solution de sol, la biodisponibilité est fonction de deux principaux processus, la spéciation du Cd en solution (les différentes formes chimiques prises par le Cd en solution) et le partitionnement du Cd2+ entre la phase solide et la solution. L'objectif principal de ce travail a été d'élaborer des modèles simples à visée opérationnelle prédictifs de la concentration en Cd2+ dans la solution de sols agricoles, en modélisant soit la spéciation du Cd en solution de sol, soit le partitionnement phase solide-solution du Cd2+, celui-ci permettant de renseigner en outre la capacité de la phase à réapprovisionner la solution de sol lors de l'absorption racinaire. Nous avons également recherché des modèles pour la prédiction des teneurs en Cd2+ retrouvées dans les grains de blé dur. Nous avons développé deux approches de modélisation. La première, statistique, permet de produire des modèles simples à visée opérationnelle. La seconde, géochimique, permet de comprendre les mécanismes dominants et donc de juger de la cohérence de modèles statistiques simples pour représenter des processus physico-chimiques complexes. Ces deux approches ont montré de manière cohérente que pour les sols agricoles faiblement contaminés, le Cd qui s'échange entre la phase solide et la solution est vraisemblablement sorbé faiblement et peut-être estimé par le Cd extrait par NH4NO3 1 M minoré par une fraction fixée à des oxydes de manganèse. Les modélisations ont également montré l'importance du pH et de la teneur en Ca en solution comme variables contrôlant la solubilité de Cd2+, probablement en raison de leur rôle à régir la disponibilité des sites de sorption et de complexation vis-à-vis du Cd. Le modèle statistique le plus performant pour prédire la teneur en Cd dans le grain de blé dur reprend également ces variables, suggérant ainsi que les modèles statistiques simples de prédiction de la spéciation en solution et de partitionnement sol-solution du Cd sont des modèles pertinents pour estimer la biodisponibilité et qu'ils peuvent permettre de classer des sols en fonction des risques de transfert du Cd du sol vers une culture. Par rapport à l'évolution du contexte réglementaire, le modèle statistique prédictif de la teneur en Cd dans le grain a montré par validation croisée qu'il pourrait discerner de façon assez fiable (88 %) des différences de 0.05 mg Cd.kg-1 de grain et que sa fiabilité serait moindre (65 %) pour des différences de 0.025 mg Cd.kg-1.
Author: Denis Baize
Publisher: Editions Quae
ISBN: 9782738009937
Category : Technology & Engineering
Languages : fr
Pages : 584
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Book Description
Ce livre expose des travaux scientifiques récents, applications au plan local de méthodes d'intérêt général : possibilités, limites des techniques modernes et précautions à prendre ; études de cas dans lesquels les raisonnements de la pédologie et les caractéristiques des sols permettent l'interprétation des teneurs en éléments traces. En quatre parties - écosystèmes peu anthropisés, sols agricoles modérément contaminés par des pratiques courantes, sols fortement contaminés par des activités industrielles et méthodes de réhabilitation, étude de la mobilité des éléments traces dans les sols et de leur biodisponibilité - un ouvrage destiné à un large public d'ingénieurs de disciplines diverses.
Author: Arnaud Schneider
Publisher:
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Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
La contamination en éléments traces métalliques (ETM) des sols constitue un problème environnemental majeur qui réside principalement dans le risque de leur transfert vers les eaux superficielles et souterraines et/ou vers la chaîne alimentaire. L'objectif principal de ce travail était de comprendre le comportement des ETM dans des sols impactés par une usine de recyclage de batteries au plomb localisée dans les Ardennes. Sur une zone de 17 ha environnant l'usine, la répartition spatiale des teneurs en ETM étudiée par fluorescence X portable a révélé que les sols étaient majoritairement impactés par Pb et dans une moindre mesure par Cd, Cu, Ni, Sb, Sn et Zn. Une méthode géostatistique a permis d'identifier l'origine industrielle ou lithogénique de la plupart des ETM précédemment cités. A partir de cette cartographie, de la nature des sols et du mode d'occupation, le comportement des ETM a été étudié le long de six profils pédologiques. Le calcul des coefficients de distribution a permis de mettre en évidence une mobilité importante des ETM liée au caractère acide des sols (pH 4-5). Quel que soit le profil étudié, Cd présentait la mobilité la plus élevée, suivi de Zn, Ni, Pb et Cu. Le couplage de méthode expérimentale (soil-column Donnan membrane technique) et de modélisation géochimique a permis de préciser que Cd, Ni et Zn étaient totalement sous forme libre, Pb majoritairement sous forme libre mais également associé aux acides fulviques et Cu principalement associé aux acides fulviques dans la solution du sol. La répartition de Pb dans la phase solide des horizons de surface a également été déterminée en combinant des méthodes chimiques (extractions séquentielles), des méthodes physiques (MEB-EDS, microspectrométrie Raman) et de la modélisation. Le plomb était majoritairement associé à la matière organique et, dans une moindre mesure, aux oxydes de manganèse. Aucune des phases cristallines riches en plomb potentiellement émises par ce type d'industrie n'a été identifiée, ce qui suggère que Pb a été redistribué dans les sols à partir de ces phases. Ce travail insiste sur l'importance de l'étude conjointe des sols et de leur solution pour mieux comprendre le comportement des ETM, évaluer les risques et proposer d'éventuelles solutions de remédiation.
