Fernando XAVIER-DE-ASSIS

soutenance en 2020

TRANSFERT RÉACTIF DE MÉLANGES DE POLLUANTS EN SOLS URBAINS : EXPÉRIENCES ET MODÉLISATION.

Encadrants : Jean Martins et Antonio C.D. Antonino (UFPE, Recife, Br)

Résumé

Dans les mois les plus pluvieux de l’année, les inondations provoquent souvent des dégâts importants, en particulier dans les grandes villes tropicales, comme au Brésil. Les Systèmes Compensatoires d’infiltration d’Eau de Pluie (SCIEP) ont été développés pour soutenir les systèmes classiques de macro et micro drainage, en accélérant l’infiltration et en minimisant le ruissellement. L’avantage de l’amélioration de l’infiltration des eaux pluviales, est associé à des inconvénients importants tels que des infiltrations rapides de polluants comme les métaux lourds qui sont connus pour être mobilisables par les eaux pluviales, notamment en zone urbaine, et peuvent donc s’infiltrer dans les sols urbains. La principale préoccupation concernant la mobilité de ces polluants est le risque de contamination des nappes phréatiques. La ville de Recife étant seulement quelques mètres au-dessus du niveau de la mer, les eaux souterraines sont peu profondes et sont largement exploitées à travers de nombreux puits. Cette ressource en eau potable facilement accessible est donc particulièrement vulnérable aux eaux de mauvaise qualité chimique, notamment en lien avec la présence de polluants inorganiques, très fréquents en zones urbaines à cause de la nature des matériaux de construction et des rejets des populations. Les métaux lourds tels que le zinc, le cuivre, le chrome ou encore le cadmium sont considérés comme polluants modèles représentatifs car ils sont souvent détectés en mélange et en concentrations importantes dans les eaux de ruissèlement. Afin d’évaluer la réactivité et la mobilité des métaux dans les urbains inondés, le comportement de ces trois métaux Zinc, le Chrome et le Cadmium a été étudié. La sorption de ces métaux a été étudiée sur 2 horizons d’un sol supportant un SCIEP : le sol de surface (0-20cm, SS) et le sol de profondeur (60-80cm, SP). Les deux sols varient en termes de composition et donc en termes de réactivité. En particulier, le sol SS a un taux de matière organique et une CEC plus élevé que le sol SP. Des isothermes d’adsorption ont été réalisées et modélisées avec le modèle de Langmuir, ainsi que des tests de transfert des métaux en colonnes de sol. Les effets de compétition des métaux pour les sites de sorption ont été étudiés en comparant les isothermes de sorption (i) des métaux Zn, Cr et Cd seuls (condition mono-métal MM), (ii) de 2 métaux combinés (DM : Zn[+Cd] ; Zn[+Cr] ; Cd[+Zn] ; Cd[+Cr] ; Cr[+Cd] e Cr[+Zn] et (iii) de trois métaux combinés (TM : Zn[+Cd+Cr] ; Cd[+Zn+Cr] et Cr[+Cd+Zn]). Des phénomènes de compétition ont été observés entre le Cd et le Zn (augmentant ainsi leur mobilité) mais pas le chrome. En revanche le Cr a présenté une mobilité très forte dans les deux sols et surtout le sol de surface, pourtant plus réactif. Nos résultats montrent clairement le risque associé à la mobilisation de métaux entrainés par les eaux de ruissèlement et infiltrées dans les SCIEP.