Spéciation et transfert du zinc dans un dépôt de sédiment de curage contaminé : évolution le long du profil pédologique

• Main Author: Isaure, Marie-Pierre
• Language: FRE
• Published: 2001
• Subjects: [SDE:IE] Environmental Sciences/Environmental Engineering; Spéciation; zinc; sédiment de curage; sol; pollution; EXAFS; uPIXE; Ii-RBS; Ii-SXRF; MEB-EDS
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00717491; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/71/74/91/PDF/These-Isaure-2001.pdf

Pour assurer l'entretien des voies navigables, les sédiments de canaux sont régulièrement curés et généralement mis en dépôt. Cette pratique peut s'avérer dangereuse pour l'environnement lorsque ces sédiments sont contaminés. Le but de ce travail était d'identifier la spéciation du zinc dans un sédiment pollué et dans le sol sous-jacent après dépôt. Le transfert du zinc du sédiment vers le sol au cours du temps a été suivi par analyse des eaux, du sédiment et du sol. Les formes chimiques du zinc dans les phases solides ont été déterminées en combinant des techniques de micro-analyse (MEB-EDS, u-PIXE, u-RBS, u-SXRF) et la spectroscopie EXAFS, après fractionnement physique et chimique des échantillons. Les spectres EXAFS ont été exploités par analyse en composantes principales. Les principaux résultats de ce travail sont les suivants: * Dans le sédiment initial, le zinc est majoritairement présent sous forme de sphalérite (ZnS) et associé aux oxyhydroxydes de fer mal cristallisés. Trois espèces minoritaires, la willémite (Zn2SiO4), la zincite (ZnO) et un phyllosilicate zincifère ont été également identifiées. La présence de willémite, de zincite, et d'au moins une partie de la sphalérite, est attribuée aux activités anthropiques de grillage du minerai de zinc. La fixation d'une partie du zinc par les oxyhydroxydes de fer et les phyllosilicates résulte de l'altération des minéraux primaires. * L'oxydation des sulfures est le processus majeur contribuant à la mise en solution du zinc au cours du temps. La réduction des oxyhydroxydes de fer survenant lors des périodes d'hydromorphie concourt, dans une moindre mesure, à la mise en solution du zinc associé. * Au cours du temps, la proportion de ZnS diminue dans le sédiment au profit des formes secondaires. Un enrichissement en zinc a été mesuré après 16 mois de dépôt dans les premiers centimètres du sol sous-jacent. La majorité du zinc est alors sous forme de ZnS du fait d'une importante migration particulaire per descensum. Une autre partie du métal présent dans le sol est associée aux phyllosilicates et oxyhydroxydes de fer. Les conditions physico-chimiques du milieu (pH, Eh, concentrations en zinc, silice et fer dissous) sont favorables à la précipitation du zinc et de la silice libre sous forme de phyllosilicate zincifère, et à celle du fer dissous sous forme d'oxyhydroxydes de fer amorphes susceptibles de fixer le zinc. * Les bilans géochimiques montrent que la quantité de zinc exportée en solution, pendant la période de suivi du dépôt (16 mois), est faible en regard du stock contenu dans le sédiment, mais que cette quantité augmente de façon significative au cours du temps. Cependant, la majorité du zinc exporté en solution est vraisemblablement refixée par les phases d'altération. * Les phases d'altération comme les oxyhydroxydes de fer et les phyllosilicates pourraient être exploitées à des fins de rémédiation.