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État des lieux de la contamination métallique des sols de la friche industrielle de Rassuen: spéciation des métaux, variabilité horizontale et verticale, impact sur le milieu aquatique. Yasmin COPANOGLU Nana Zahara HAIDARA Aleksandra JEREMIC M 1 SGE 2014/2015 Soutenance stage terrain Mercredi 13 Mai 2015 Vanessa PLOUSEAU Bonnie SENG 1

Site de Rassuen: Historique Usine abandonné depuis 1988 Production de sel de soudes et sulfates Production d’engrais à partir de 1928 2

Cartographie générale S 2 A, S 2 B, S 2 C Point chaud: Usine de Rassuen S 10 -1 S 9 S 3 S 20 -1, S 20 -2, S 20 -3, S 20 -4, S 20 -5 + S 21 -1 + S 22 -1, S 22 -2, S 22 -3, S 22 -4, S 22 -5, S 22 -6 E 1, Se 1, E 24 -2, Se 24 -1 -2, Se 24 -3 S 4 -1 A, S 4 -2 A, S 4 -1 B, S 4 -2 B + S 23 -1, S 23 -2, S 23 -3 Lagunes S 5 S 7 A, S 7 B, S 7 C S 6 -1, S 6 -2 Se 8, E 8 Légende : Sol E : Eau Se : Sédiments 3

Méthode de conditionnement et d’extraction Fluo X Sol et sédiments Séchage à l’étuve à 95°C Broyage et tamisage à 20 µm Extraction Totale Centrifugation et filtration ICP optique Extraction Sélective Eau Filtration Extraction phase dissoute ICP optique 4

Spéciations: extraction des métaux liés à différents compartiments fixateurs du sol Réactif Temps d ’action Fonction Caractérisation HNO 3 120 minutes Dissolution partielle du solide Extraction pseudo-totale des métaux EDTA 5 minutes Evaluation de la biodisponibilité Extraction des métaux labiles EDTA 120 minutes Evaluation de la biodisponibilité Extraction des métaux peu labiles TAMM 120 minutes dans l’obscurité Dissolution des oxydes de Fe et Mg Concentration des métaux liés aux oxydes Ca. Cl 2 120 minutes Ca 2+ prend la place des métaux dans le complexe argilo-humique biodisponibilité des métaux Concentration des métaux échangeables H 2 O 2 120 minutes Libère les métaux liés à la MO Concentration des métaux liés à la MO 5

Cartographie horizontale 6

Point de référence S 5 (en dehors de l’usine) Concentration totale ICP Concentration (mg/kg) 250, 0 200, 0 Fraction labile ICP (EDTA 5 min) 150, 0 60% 100, 0 50% 50, 0 40% As Cd Co Cr Cu Pb % 0, 0 Zn Éléments métalliques 20% Fluo X Concentration (mg/kg) 30% 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 0% As As Cd Co Cr Cu Éléments métalliques Ni Pb Zn Cd Co Cr Éléments métalliques Cu Pb Zn 7

6000, 0 5500, 0 5000, 0 4500, 0 4000, 0 3500, 0 3000, 0 2500, 0 2000, 0 1500, 0 1000, 0 500, 0 Fraction labile ICP (EDTA 5 min) S 2 A 60% S 2 B S 2 C 50% 40% As Cd Co Cr Cu Éléments métalliques Pb Zn % Concentration mg/kg) Points S 2 A, S 2 B, S 2 C (à proximité de l’usine) Concentration totale ICP Fluo X S 2 A 30% S 2 B 20% S 2 C 5500 5000 10% Concentration (mg/kg) 4500 4000 0% As 3500 3000 S 2 A 2500 Cd Co Cr Cu Éléments métalliques Pb Zn S 2 B 2000 S 2 C 1500 1000 500 0 As Cd Co Cr Cu Éléments métalliques Ni Pb Zn 8

Points S 20 -1, S 21 -1 et S 22 -1 5500, 0 5000, 0 4500, 0 4000, 0 3500, 0 3000, 0 2500, 0 2000, 0 1500, 0 1000, 0 500, 0 S 21 -1 60% S 22 -1 50% As Cd Co Cr Cu Pb Éléments métalliques 40% Zn Fluo X Concentration (mg/kg) Fraction labile ICP (EDTA 5 min) S 20 -1 % Concentration (mg/kg) Concentration totale ICP S 20 -1 30% S 21 -1 20% S 22 -1 10% 12000 110000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 0% As S 20 -1 Cd Co Cr Cu Éléments métalliques Pb Zn S 21 -1 S 22 -1 As Cd Co Cr Cu Éléments métalliques Ni Pb Zn 9

Point S 6 -1 Concentration totale ICP 600, 0 Concentration (mg/kg) 500, 0 Fraction labile ICP (EDTA 5 min) 400, 0 300, 0 120% 200, 0 100% 100, 0 80% As Cd Co Cr Cu Éléments métalliques Pb Zn Fluo X 60% 40% 600 Concentration (mg/kg) % 0, 0 20% 500 0% As 400 Cd Co Cr Cu Éléments métalliques Pb Zn 300 200 100 0 As Cd Co Cr Cu Éléments métalliques Ni Pb Zn 10

Cartographie verticale 11

Point S 20 -1 et ses horizons Concentration totale ICP Concentration (mg/kg) 6000, 0 5000, 0 4000, 0 S 20 -1 3000, 0 S 20 -2 2000, 0 1000, 0 Fraction labile ICP (EDTA 5 min) S 20 -3 80% S 20 -4 70% S 20 -5 60% 0, 0 Cd Co Cr Cu Pb Éléments métalliques S 20 -2 40% S 20 -3 30% Fluo X Concentration (mg/kg) S 20 -1 (surface) 50% Zn % As S 20 -4 20% 35000 10% 30000 0% S 20 -5 As 25000 S 20 -1 20000 Cd Co Cu Éléments métalliques Pb Zn S 20 -2 15000 S 20 -3 10000 S 20 -4 5000 S 20 -5 0 As Cd Co Cr Cu Éléments métalliques Ni Pb Zn 12

Point S 22 -1 et ses horizons Concentration totale ICP Concentration (mg/kg) 4000, 0 3500, 0 3000, 0 S 22 -1 (surface) 2500, 0 Fraction labile ICP (EDTA 5 min) S 22 -2 2000, 0 S 22 -3 1500, 0 S 22 -4 1000, 0 S 22 -5 500, 0 S 22 -6 70% 60% 0, 0 Cd Co Cr Éléments métalliques Cu Pb % As Fluo X 8000 S 22 -1 (surface) 40% S 22 -2 S 22 -3 30% 7000 Concentration (mg/kg) 50% 6000 S 22 -1 5000 S 22 -2 4000 S 22 -3 3000 S 22 -4 2000 S 22 -5 S 22 -4 20% S 22 -5 10% S 22 -6 0% As Cd Co Éléments métalliques Cu Pb S 22 -6 1000 0 As Cd Co Cr Cu Éléments métalliques Ni Pb 13

Point S 23 -1 et ses horizons Concentration totale ICP Concentration (mg/kg) 8000, 0 7000, 0 6000, 0 5000, 0 Fraction labile ICP (EDTA 5 min) S 23 -1 4000, 0 S 23 -2 3000, 0 60% S 23 -3 2000, 0 50% 1000, 0 40% 0, 0 Cd Co Cr Cu Pb Éléments métalliques Zn % As S 23 -2 20% Fluo X Concentration (mg/kg) S 23 -1 (surface) 30% S 23 -3 10% 5000 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0% As Cd Co Cu Éléments métalliques Pb Zn S 23 -1 S 23 -2 S 23 -3 As Cd Co Cr Cu Éléments métalliques Ni Pb Zn 14

Métaux liés aux oxydes Pour aller plus loin : 170% 160% 150% 140% 130% 120% 110% 100% 90% S 20 -2 Tamm 90% 80% % S 20 -3 Tamm 80% S 20 -4 Tamm 70% S 22 -2 Tamm 70% S 22 -4 Tamm 60% % 60% 50% Métaux liés aux oxydes S 23 -1 TAMM 50% S 23 -2 TAMM 40% S 23 -3 TAMM 30% 20% 10% 0% 0% As Cd Co Cr Cu Éléments métalliques Pb Zn 15

Cartographie eau - sédiments Point chaud: Usine de Rassuen E 1, Se 1, E 24 -2, Se 24 -1 -2, Se 24 -3 Lagunes Se 8 + E 8 16

Sédiment du Ruisseau et sédiments de la canalisation Concentration totale Ruisseau Concentration totale Canalisation 1200, 0 7000, 0 6000, 0 800, 0 600, 0 Se 8 400, 0 Concentration (mg/kg) 1000, 0 5000, 0 4000, 0 Se 24 -3 2000, 0 1000, 0 Cd Co Cr Cu Éléments métalliques Pb Zn Se 24 -1 -2 3000, 0 200, 0 As Se 1 As Cd Co Cr Cu Éléments métalliques Pb Zn 17

Eau du Ruisseau et Eau de la canalisation Concentration totale Ruisseau Concentration totale Canalisation 400, 0 1400, 0 350, 0 1200, 0 300, 0 250, 0 E 8 filtré 200, 0 E 8 brut 150, 0 100, 0 50, 0 Concentration (µg/L) 450, 0 1000, 0 800, 0 E 1 E 24 -filtré-1 600, 0 E 24 -filtré-2 400, 0 200, 0 As Cd Co Cr Cu Éléments métalliques Pb Zn 18

Eau de la canalisation Cations de l'échantillon E 24 Anions de l'échantillon E 24 1600 Concentration (mg/L) 3000 2500 2000 1500 1000 500 1400 1200 1000 800 600 400 200 0 0 Cl - NO 3 - éléments Directive 98/83/EC (valeurs paramétriques) SO 4 2 - Na + NH 4+ Mg 2+ Ca 2+ Normes européennes de potabilité des eaux CEE (1975) Norme Cations (mg/L) Norme Anions (mg/L) Niveau guide (mg/L) Na+ 200 Cl- 250 K+ <10 0, 5 NO 3 - 50 Mg 2+ 30 SO 42 - 250 Ca 2+ 100 NH 4+ K+ éléments 19

Conclusion CONCLUSION Grande variabilité des éléments présents Le sol évolue par rapport aux conditions météorologiques et selon les paramètres physicochimiques Forte hétérogénéité horizontale et verticale Réhabilitation très difficile 20