Soutenance mémoire
La défense de l’environnement préoccupe, aujourd’hui, chacun d’entre nous. Il devient nécessaire pour chaque citoyen, et chaque entreprise d’adopter une ligne de conduite afin de le préserver, pour aujourd’hui et les générations futures. En effet, les anciennes actions, menées par les entreprises mondiales dans le but de produire davantage dans le domaine de l’énergie, de l’agriculture etc., et ce, afin de satisfaire une population de plus en plus croissante, ont causé des dégâts quasi irréversibles sur l’environnement ; les ressources en eau et la biodiversité sont plus que jamais menacées.
L’environnement marin en particulier subit des pollutions anthropiques importantes, avec des apports de contaminants inorganiques et organiques en grande quantité. Au fil du temps, ces polluants, libres, peuvent subir des transformations et le plus souvent se fixer sur les fines particules argileuses et sableuses qui constituent les sédiments marins. Ces derniers constituent donc de véritables réservoirs naturels de divers polluants. Ils subissent des déplacements naturels importants et constituent un réel problème en se déposant en grande quantité dans les voies de navigation. Diverses opérations sont entreprises dans les estuaires et les ports afin de maintenir ces voies navigables. Lors de ces déplacements naturels et des opérations de dragage, les sédiments ont tendance à fortement relarguer les polluants dans l’eau, tels que les métaux, les organométaux et les hydrocarbures aromatiques polycycliques. Il s’agit ici d’un véritable problème pour la faune et la flore des environnements aquatiques marins et estuariens.
Parmi les contaminants principaux se retrouvant dans cette matrice, le tributylétain en fait partie. En effet, ce polluant est un composé toxique, très largement utilisé dès le début des années 70, en tant qu’agent biocide dans les peintures antisalissures utilisées pour la protection des carènes de bateaux. L’utilisation massive de ces peintures ont fait du tributylétain un composé ubiquiste du milieu marin (Alzieu, 1998). Sa présence dans le milieu, même à de très faibles concentrations dans l’eau, de l’ordre du ng.L-1, a des impacts considérables sur les populations de mollusques et de gastéropodes (troubles de la croissance chez les juvéniles, malformations au niveau de la coquille chez les huîtres, problèmes de stérilité…). Bien que l’utilisation de peintures antisalissures à base de tributylétain soit interdite en France depuis 1982 pour les bateaux de moins de 25 m, ce composé est toujours présent dans l’environnement marin (eau, sédiments, coquillages). Il est principalement retrouvé dans les sédiments portuaires où les plus fortes contaminations correspondent à des zones de stationnement nautique et à des zones de carénage mal contrôlées. Le problème qui en résulte, est que sa contamination est pérenne en raison d’une cinétique de dégradation des composés dans les sédiments très lente notamment dans les zones confinées et calmes des bassins portuaires (De Mora et Pelletier, 1997).
La matrice étudiée : le sédiment
Origine des sédiments
Egalement appelés « produits sédimentaires », les sédiments sont définis comme des particules élémentaires ou agglomérées facilement transportables, retrouvées au fond des lacs, des estuaires, des fleuves et des rivières ou des océans. Ils peuvent être d’origines minérale et organique. Les sédiments proviennent de différents processus de dégradation des roches, appelés processus sédimentaires (Pomerol et al., 2000). Il existe trois grands groupes de roches : ignées ou magmatiques, métamorphiques et sédimentaires. Les roches ignées proviennent de la cristallisation du magma. Les roches métamorphiques résultent de la modification, par l’action de la chaleur et de la pression, de roches ignées ou des roches sédimentaires, ces dernières provenant de la lithification par diagenèse de sédiments.
L’étude se focalise davantage sur les roches sédimentaires parmi lesquelles se distinguent trois types de roches : les roches détritiques provenant de la destruction des autres roches, ou d’organismes, les roches chimiques issues de la précipitation des corps dissous dans l’eau ainsi que les roches biochimiques provenant de l’activité synthétique des organismes.
Les processus sédimentaires comprennent différentes étapes : l’altération, l’érosion, le transport, le dépôt et la diagénèse (Cojan et Renard, 2006). L’intérêt de cette étude se portant sur le sédiment meuble et non sur la roche sédimentaire, le processus diagénétique à l’origine de cette dernière ne sera donc pas abordé.
• L’altération
L’altération est caractérisée par la destruction des roches ignées, métamorphiques ou sédimentaires par voie physique (processus de gel-dégel, variations répétées de températures, décompression, usure mécanique par des grains détritiques emportés par le vent, l’eau, la glace, la fracturation par les animaux ou les plantes…), ou par voie chimique (dissolution des minéraux, hydratation ou déshydratation, hydrolyse, oxydo-réduction, réaction avec la matière organique…). Elle dépend donc de plusieurs paramètres tels que la température, l’humidité ainsi que le pH et le degré d’oxydoréduction de l’eau.
• L’érosion
L’érosion correspond à la mobilisation des produits de l’altération. Ces produits sont transportés par l’air, l’eau, la glace. Elle va définir, suivant la géologie du milieu, plusieurs types de surfaces et de paysages. Dans le cas de l’érosion éolienne, les particules fines vont être balayées par le vent, faisant apparaître la surface rocheuse plus dense. De la même manière, l’érosion fluviale va entraîner les particules les plus fines créant ainsi plusieurs types de paysages (« bad lands », lapiez…). L’érosion glaciaire se manifeste par des surfaces lisses et arrondies. Enfin, l’érosion marine est l’action des vagues et des courants ainsi que des embruns emportés par le vent. Le matériel sédimentaire mobilisé subit ensuite un tri granulométrique : le matériel fin est emporté vers le large ou déposé dans des zones calmes alors que le matériel grossier s’accumule à proximité de la côte.
• Le transport
Le transport des sédiments dépend surtout de leur granulométrie.
Trois types de processus interviennent dans le transport des sédiments des zones sources aux zones de dépôts : le glissement en masse par gravité en l’absence de fluide, les écoulements gravitaires en présence de fluides et les écoulements d’eau, d’air ou de glace. Le premier processus entraîne des masses considérables de débris rocheux sur des distances très courtes (de l’ordre du kilomètre). Dans le cas des écoulements gravitaires, les particules sédimentaires sont en suspension dans le fluide. Leur déplacement est donc dû à la gravité et non au déplacement du fluide lui-même.
• Le dépôt
Le dépôt des sédiments a lieu lorsque la vitesse de l’agent de transport diminue ou lorsque cet agent de transport disparaît (ex. fonte de la glace). La granulométrie des particules, la texture des sédiments et la géométrie des dépôts sont d’importants indices sur l’agent de transport, sa vitesse au moment du dépôt et sa direction.
Constitution et classification des sédiments
D’après son origine, le sédiment constitue ainsi une structure hétérogène formée :
– d’une matrice minérale : constituée de quartz, de feldspaths, d’oxydes de fer, de carbonates ou de sulfites provenant de l’altération des roches (Caillere et al., 1982).
– d’une matrice organique : formée par l’humus, les débris végétaux et résidus d’animaux et les autres composés organiques tels que les algues, les vers et les amphipodes (Mulligan et al., 2001).
– de l’eau interstitielle : elle représente entre 20 et 90 % de la masse totale (Bonnet, 2000).
Les oxydes de fer et la matière organique jouent un rôle très important dans l’adsorption des contaminants et le contrôle de la biodisponibilité, en particulier pour les métaux (Bonnet, 2000).
Les sédiments peuvent être classés selon leur distribution granulométrique, leur densité et leur composition en eau et en matières organiques. La distribution granulométrique permet de déterminer la taille des particules constituant la phase minérale du matériau . Les particules sont classées de la façon suivante en fonction de leur diamètre (Duchaufour, 2001) :
– cailloux et graviers : d > 2 mm
– Sables : de 2 mm à 50 µm
– Limons (ou silts) : 50 µm à 2 µm
– Fraction fine (ou argile) : d < 2 µm .
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Table des matières
LISTE DES FIGURES
LISTE DES TABLEAUX
GLOSSAIRE
LISTE DES SYMBOLES
INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE 1. GENERALITES
I. LA MATRICE ETUDIEE : LE SEDIMENT
1. ORIGINE DES SEDIMENTS
2. CONSTITUTION ET CLASSIFICATION DES SEDIMENTS
3. PROPRIETES DES ARGILES
a) Généralités
b) Propriétés
c) Modèle de matrice solide, la kaolinite
4. PRINCIPAUX CONTAMINANTS DES SEDIMENTS PORTUAIRES
a) Les métaux
b) Les composés organométalliques
II. LES ORGANOETAINS (OTC)
1. GENERALITES
2. PROPRIETES
3. UTILISATIONS
4. ASPECT TOXICOLOGIQUE
a) Influence sur le système nerveux et hormonal
b) Influence sur le système immunitaire
5. DEGRADATION DU TRIBUTYLETAIN
III. INTERACTIONS CONTAMINANTS-MATRICE SOLIDE : CAS PARTICULIER DES COMPOSES ORGANOSTANNIQUES
1. INTERACTION CONTAMINANTS-KAOLINITE
a) Généralités
b) Le tributylétain
2. INTERACTION CONTAMINANTS-SEDIMENT
a) Généralités
b) Le tributylétain
3. REACTIFS PARTICULIERS
CHAPITRE 2. ASPECTS REGLEMENTAIRES
I. REGLEMENTATION SUR LES OPERATIONS DE DRAGAGE
1. DISPOSITIONS INTERNATIONALES EN MATIERE D’IMMERSION DES SEDIMENTS
2. DISPOSITIONS NATIONALES EN MATIERE D’IMMERSION DES SEDIMENTS
3. DISPOSITIONS NATIONALES EN MATIERE DE DEPOT ET/OU D’EPANDAGE DES SEDIMENTS
4. DISPOSITIONS NATIONALES EN MATIERE D’ENVOI EN CENTRE DE STOCKAGE DE DECHETS ULTIMES (CSDU)
II. LEGISLATION SPECIFIQUE AU TBT DANS LES SEDIMENTS
1. DISPOSITION AU NIVEAU MONDIAL
2. DISPOSITIONS AU NIVEAU NATIONAL ET AU NIVEAU EUROPEEN
3. CONTEXTE ACTUEL
III. EVALUATION DES RISQUES
1. IMPACTS ENVIRONNEMENTAUX
2. DEVENIR DES SEDIMENTS MARINS
CHAPITRE 3. ETAT DE L’ART : LES PROCEDES DE DECONTAMINATION DES SEDIMENTS
I. PROCEDES ACTUELS DE DECONTAMINATION DES SEDIMENTS
1. PROCEDURES DE TRAITEMENT
2. PROCEDES ACTUELS DE TRAITEMENT DES SEDIMENTS
a) Conditionnement des sédiments
b) Traitements physiques
c) Traitements biologiques
d) Traitements chimiques
e) Traitements thermiques
f) Exemples d’applications industrielles de traitement des sédiments
3. DEVENIR DES SEDIMENTS APRES TRAITEMENT
4. ASPECT ECONOMIQUE
II. DEVELOPPEMENTS RECENTS : OPTIMISATION ET INNOVATION
1. CONTAMINANTS ORGANIQUES
2. CONTAMINANTS INORGANIQUES ET METAUX
CHAPITRE 4. PRESENTATION DE L’ELECTRODECONTAMINATION
I. L’ELECTRODECONTAMINATION
1. PRINCIPE
2. LES DIFFERENTS PHENOMENES MIS EN JEU
3. EXPRESSION DE LA VITESSE ELECTROCINETIQUE
4. EXPRESSION DU TAUX DE DECONTAMINATION
II. DEVELOPPEMENTS RECENTS SUR L’ELECTRODECONTAMINATION
1. VEILLE TECHNOLOGIQUE
2. ETAT DE L’ART
CONCLUSION
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