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Lixiviation du Chrome, du Cuivre et de l'Arsenic (CCA) à partir de sols contaminés sur des sites de traitement du bois

Lespagnol, Geoffrey (1972-...) ; Université Jean Monnet Saint-Étienne ; École nationale supérieure des mines Saint-Etienne

S.l. : s.n., 2003

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  • Titre:
    Lixiviation du Chrome, du Cuivre et de l'Arsenic (CCA) à partir de sols contaminés sur des sites de traitement du bois
  • Auteur: Lespagnol, Geoffrey (1972-...)
  • Autre(s) auteur(s): Université Jean Monnet Saint-Étienne ;
    École nationale supérieure des mines Saint-Etienne
  • Sujets: Lixiviation -- Thèses et écrits académiques ;
    Bois -- Conservation -- Thèses et écrits académiques ;
    Sites contaminés -- Teneur en chrome -- Thèses et écrits académiques ;
    Sites contaminés -- Teneur en cuivre -- Thèses et écrits académiques ;
    Sites contaminés -- Teneur en arsenic -- Thèses et écrits académiques ;
    Sol contaminé ;
    Site pollué ;
    Pollution sol ;
    Modèle statistique ;
    Lixiviation in situ ;
    Déchet industriel ;
    Déchet bois ;
    Cuivre ;
    Chrome ;
    Arsenic
  • Description: Thèse de doctorat
    Les pratiques industrielles du traitement du bois aux CCA (Cr, Cu et As) conduisent souvent à une forte contamination des sols de ces sites industriels, et leur lixiviation naturelle par les eaux de pluie constitue un risque potentiel pour les nappes phréatiques et pour la chaîne alimentaire. Afin de contribuer à mieux évaluer ce risque, nous nous proposons de quantifier expérimentalement et de modéliser statistiquement les concentrations en CCA lixiviables à partir de ces sols.Dans le but de concilier les conditions du terrain avec les contraintes du laboratoire, nous avons choisi d'expérimenter la lixiviation des CCA sur des colonnes de sols pollués et non déstructurés, prélevées sur des sites industriels ayant connu une longue activité. Toutefois, des prélèvements de sol déstructuré (plus simples) effectués simultanément, ont été expérimentés en batch (plus aisés à mettre en œuvre que les colonnes), afin d'évaluer la pertinence d'un diagnostic effectué en batch en lieu et place des colonnes. A partir de cinq sites préalablement reconnus, quatorze zones parmi les plus contaminées ont été sélectionnées, représentant quatorze sols différents. Sur chaque zone, nous avons délimité une surface d'environ 800 cm2 pour y échantillonner 3 ou 4 répliques du sol conditionné en colonnes (10 cm de diamètre et de hauteur).La gamme des teneurs initiales en CCA dans ces sols s'étend de quelques dizaines à plusieurs milliers de mg/kg de sol sec, et montre généralement la prépondérance du Cu devant le Cr et l'As (Cu > Cr > As). De fortes variations latérales des teneurs et une atténuation verticale très rapide du signal (> 10 fois) ont été observées. De telles hétérogénéités dans le sol peuvent résulter de l'association d'une fixation rapide le long d'une verticale dans les macropores, et d'une diffusion plus lente dans les micropores opérant dans toutes les directions du sol. Les évènements pluvieux ont été simulés en enchaînant plusieurs cycles de lixiviation en conditions de circulation saturée en eau. Les concentrations en CCA mesurées dans chacun de ces cycles atteignent rapidement un état quasi-stationnaire qui permet de proposer une moyenne des concentrations pour chaque élément, pour chacun des 14 sols. En mesurant les concentrations de différentes espèces de CCA en solution aqueuse (spéciation), nous avons constaté que l'ordre des concentrations en CCA lixiviés est le suivant : Cr(VI) < Cutot / Cu2+ < As(V). La plupart des concentrations en Cr(VI) restent en dessous de la limite de la valeur-guide de 50 æg/l. Les proportions de Cu2+ restant variables suivant les sols (elles peuvent atteindre plusieurs mg/l pour les sols dont les teneurs sont les plus élevées). L'As(V) présente de fortes concentrations (> 50 æg/l) pour la majorité des sols.
    Aqueous solutions of copper, chromium and arsenic (CCA) are used extensively in the timber preservation industry, and soils at timber treatment site commonly become contaminated with these three elements. The potential mobility of CCA is of particular concern since downward leaching of the heavy metals may result in the contamination of groundwater. The aim of this study is to quantify experimentally the leaching of the CCA using laboratory column and batch set up and to modelise it statistically.In order to conciliate the field conditions and the laboratory constraints, we have chosen to experiment the CCA leaching from long-term contaminated and non-destructured soils. In addition, destructured soils (easier to sample) have been used in batch experiment (easier to realise than column) so as to compare the results of these two different techniques. From 5 timber treatment sites, 14 contaminated areas have been recognized and chosen to provide a wide range of physicochemical soil properties. Within each area, the surface of which was about 800 cm2, 4 soil core replicates (diameter 10 cm, depth 10 cm) were sampled.The CCA soil contents vary from about 10 to several thousand mg/kg and generally show the predominance of Cu over Cr and As (Cu > Cr > As). High laterally variation and strong vertical attenuation of the signal (> 10 times) were observed. Such heterogeneities in the soil may result of an association of a fast fixation along the vertical direction in the macropores, and a slower diffusion in the micropores acting in every spatial direction.Rain events were simulated experimentally by a series of leaching cycles in saturated condition. As CCA concentrations that were measured in each cycle quickly reach a quasi stationary state, averaged concentrations for each pollutant and for each soil have been proposed.From the measurement of the concentration of different CCA aqueous species (speciation), we have observed that the order of the CCA leaching concentrations is the following : Cr(VI) < Cutot / Cu2+ < As(V). The majority of the Cr(VI) concentrations are below the 50 æg/l toxicity level. The Cu2+ proportions are variable and may reach several mg/l from the soil with the highest Cu contents.
  • Éditeur: S.l. : s.n.
  • Date de publication: 2003
  • Format: III-182 p. : ill. ; 30 cm
  • Langue: Français
  • Source: Mines ParisTech (catalogue)

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