de composÉs aromatiques polycycliques...
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Journée technique
17 octobre 2014
Gestion des sites et
sols pollués
Caractérisation et surveillance des milieux (eaux, sols, gaz du sol et air intérieur), exposition et évaluation des risques sanitaires (bioaccessibilité...)
EMISSION ET TRANSFERT
DE COMPOSÉS AROMATIQUES POLYCYCLIQUES
(CAP) OXYGÉNÉS DANS LES SOLS
PREMIERS RÉSULTATS DE RECHERCHEJulien MICHEL
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Journée technique 17 octobre 2014 Gestion des sites et sols pollués 2
CONTENU DE LA PRÉSENTATION
Contexte : pourquoi les CAP oxygénés, lesquels, dans quel cadre ?
Premières expériences mises en œuvre et résultats
Perspectives et développements attendus
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Journée technique 17 octobre 2014 Gestion des sites et sols pollués 3
Contexte
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Journée technique 17 octobre 2014 Gestion des sites et sols pollués
POURQUOI LES CAP OXYGÉNÉS ?
4
Nombreux sites pollués par des HAP (cokeries/usines à gaz…)
Basol : 1 300 sites pollués ou potentiellement pollués
Intérêt (toxiques)
16 HAP US EPA
Peu de recul sur les composés de dégradation et les autres composés accompagnantles HAP qui pourraient contribuer à l’impact
CAP oxygénés
Les CAP oxygénés
Proviennent des mêmes sources que les HAP US EPA
Produits de transformation des HAP les plus persistants (produits finaux de dégradation de procédés biologiques et chimiques), d’où accumulation ?
ToxicitéMutagènes à action directe (seraient + toxiques que les HAP parents mais pas de valeurs toxicologiques pour l’Homme)Écotoxiques : effets sur certains micro-organismes / HAP
Plus polaires, donc plus solubles dans l’eau et a priori plus mobiles
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LES CAP OXYGÉNÉS
5
Dibenzofurane 9H-fluorénone AnthraquinonePerinaphténone
4H-cyclopenta[def]phenanthren-4-one
2-méthylanthracène-9,10-dione
Benzo(a)fluorénone Benz(a)anthracène-7,12-dioneBenzanthrone
Naphtacene-5,12-dione
Benzo(cd)pyrenone
HAP + atome(s) d’oxygène
11 CAP-O sélectionnés
Fréquemment rencontrés sur sites contaminés par des HAP
Large « gamme » de molécules (2 à 5 noyaux aromatiques)
Cétones : catégorie de CAP-O la plus mutagène
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Journée technique 17 octobre 2014 Gestion des sites et sols pollués
LE PROJET MEMOTRACES
6
Compréhension des MEcanismes de MObilisation et de TRAansfert de CAP oxygénés
dans les Eaux souterraines et les Sols
Partenariat université de Lorraine (LIEC et GeoRessources) / INERIS
3 ans (démarrage décembre 2013)
1 thèse en cours
Objectifs
Caractérisation du relargage et du transfert des CAP-O dans les sols
Zones saturée et non saturée
Mise en évidence des mécanismes
Etude des voies d’émission et de transfert (dissous, colloïdal/particulaire)
Passage de l’échelle du laboratoire à l’échelle pilote puis au site atelier
« Validation » des résultats obtenus au laboratoire
Distribution CAP-O / HAP
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Premières expériences mises en œuvre
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PREMIÈRES EXPÉRIENCES
8
Tests de lixiviation en batch
Objectifs
Mise en évidence du potentiel de relargage des CAP-O à partir d’uneterre de cokerie
Comparaison relargage HAP / CAP-O
Evaluation des paramètres d’influence sur le relargage des CAP-O
Granulométrie, rapport L/S, lyophilisation
Test de lixiviation normalisé en batch - Principe
Normes 21268-1 et 21268-2, L/S = 2 et 10
Agitation 24h
1 2
3 4
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L/S = 2 et 10
MATÉRIELS ET MÉTHODES
9
Ancienne cokerie Lorraine
Tamisage 4 mm
LyophilisationPas de
lyophilisationInfluence lyophilisation
Pas d’autre traitement
Tamisage 2 mm
Broyage 500 µm
Influence granulométrie
Concentration en HAP et
CAP-O
ASE GC-MS
L/S = 10
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Résultats
Concentrations en CAP dans les sols
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RÉSULTATS
11
Concentrations en CAP dans la terre utilisée
Concentrations du même ordre de grandeur voire similairesModification des paramètres physiques uniquement
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Résultats
Concentrations en CAP dans les eaux delixiviation
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RÉSULTATS
13
Comparaison relargage 16 HAP US EPA / CAP-O
Relargage préférentiel de CAP-O / HAP
Entre 1,7 et 4,7 fois plus de CAP-0 dans les eaux de lixiviation / proportion dans laterre
Intérêt de l’étude des CAP-O
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RÉSULTATS
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Influence de la granulométrie – Concentrations en CAP dans les eaux
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RÉSULTATS
15
Influence de la granulométrie – Concentrations en CAP dans les eaux
Fraction tamisée à 2 mm et fraction broyée à 500 µm
Pas d’influence de la granulométrie sur le relargage des CAP (16 HAP + 11 CAP-O)
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RÉSULTATS
16
Influence de la granulométrie – Concentrations en CAP dans les eaux
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RÉSULTATS
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Influence de la granulométrie – Concentrations en CAP dans les eaux
Fraction tamisée à 2 mm et fraction broyée à 500 µm
Pas d’influence de la granulométrie sur le relargage des CAP (16 HAP + 11 CAP-O)
Fraction tamisée à 4 mm
Relargage plus faible (16 HAP : facteur 5 à 6 / CAP-O : facteur 7 à 8)
Fraction 2 – 4 mm broyée et réintroduite dans l’échantillon < 2 mm
Destruction de certains agrégats
Exposition de certaines surfaces du sol non exposées à lasolution lixiviante
Désorption plus importante
Vérification de cette hypothèse par des expériences complémentaires
Tamisage à 2 mm sans réintroduction de la fraction 2 – 4 mm
Terre d’origine différente (autre cokerie)
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RÉSULTATS
18
Influence du rapport L/S – Concentrations en CAP dans les eaux
Pas d’influence du rapport L/S
Cohérent / HAPSorption des HAP : partage phase aqueuse (MOD) et sol (MOS)A l’équilibre : indépendant du volume de solution
CAP-O : mécanismes de sorption / désorption similaires ? Mécanismes à investiguer
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RÉSULTATS
19
Influence de la lyophilisation – Concentrations en CAP dans les eaux
16 HAP US EPAPas (peu) d’influence de la lyophilisation (facteur 1,4)
CAP-ORelargage 3 fois plus élevé après lyophilisation
SéchageProduction de matière organique soluble dans l’eauDissolution rapide lors de l’humidification de la terreRelargage de CAP plus important (sorption principalement due
à la MO)
Résultats d’expériences avec matériau lyophiliséSurestimation du relargage possibleA réserver à l’étude des mécanismes
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CONCLUSION ET PERSPECTIVES
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Premiers tests de lixiviation
Paramètres d’influence sur le relargage des CAP : granulométrie, lyophilisation
Relargage préférentiel des CAP-O dans les eaux / HAP
Intérêt de l’étude des CAP-O (du point de vue émission)
Perspectives
Expériences complémentaires en batch
Confirmation de l’influence de certains paramètres
Mise en évidence des mécanismes de relargage des CAP-O
Expériences en colonne + lysimètre : évaluation de la mobilité des CAP-O
Prélèvements d’eaux souterraines sur site atelier
Développements attendus
Production de connaissances nouvelles sur le comportement des CAP-O dans lessols
Dosage des CAP-O
Meilleure compréhension des analyses sur site (sonde HAP)
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Merci de votre attention
Questions ?
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