Axe 3 : État de pollution des sols des bassins versants proches

Gilles Montavon  Pays de la Loire
Action 3.2 Transport Béatrice Béchet
sous-action 3.2.3 Transport en colonne Béatrice Béchet

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Transport en colonne

Méthode :

Cette action consiste en l'évaluation du potentiel de lixiviation du cuivre sous forme colloïdal dans des sols viticoles (Parat et al., 2002 ; Pietrzak and McPhail, 2004). Une expérimentation de lixiviation d'un sol viticole a été menée en colonne de laboratoire afin de recueillir des éluats. Ils sont ensuite fractionnés par filtration et ultrafiltration pour déterminer la distribution du cuivre dans les différentes fractions particulaires, colloïdales et dissoutes (Citeau, 2004). Les teneurs en éléments majeurs (Fe, Mn, Si, Al) et en carbone organique sont enfin déterminées pour corréler la concentration en cuivre avec des formes particulaires/colloïdales potentielles.

Application et résultats :


Ce travail a été réalisé en 2015 (cf rapport de stage de Cindy DESBOIS) sur la base des résultats de caractérisation globale des sols viticoles (sous action 3.1.2) et de la recherche des phases porteuses dans les sols (sous action 3.1.3). Le sol viticole tamisé à 2 mm a été placé en colonne de laboratoire (5 cm de diamètre sur 12 cm de hauteur). Un protocole de lixiviation par injection d'un mélange de NaCl et CaCl2 à faible concentration a été appliqué afin de simuler l'effet d'une pluie sur la mobilité du cuivre. Les éluats ont été recueillis et analysés pour déterminer les paramètres physico-chimiques globaux (pH, conductivité, densité optique) et les teneurs en éléments trace métalliques et éléments majeurs. Des fractions ont été regroupées en fonction de leurs caractéristiques physico-chimiques proches afin de réaliser des filtrations et ultrafiltrations pour caractériser la spéciation physique du cuivre (répartition entre fraction particulaire (>8 µm), colloïdale (entre 8 µm et 5 kDa) et dissoute (<5 kDa)). Les résultats montrent que le cuivre est élué avec des concentrations totales atteignant 2 mg/L, concentration limite du WHO. Le cuivre est essentiellement sous forme colloïdale dans les éluats (60 à 80%). Une corrélation avec les teneurs en fer, en manganèse et avec la matière organique dissoute a été mise en évidence. Cependant de façon plus ou moins prononcée, le sol subit une migration interne de particules limoneuse. Ce comportement influence les résultats des corrélations et une microanalyse des phases solides éluées permettrait de discriminer les vraies associations entre le cuivre et d'autres éléments. De plus, la lixiviation interne conduit à une diminution de la perméabilité du matériau et donc à une diminution du flux de cuivre mobilisé.


















Figure 1 : Eluats recueillis en sortie de colonne de sol au cours du temps et courbe d'élution du cuivre en fonction du volume élué (fraction totale et fraction inférieure à 0,45 µm) (Q=6 mL/min)




Figure 2 :Concentration en Cuivre dans les fractions particulaires, colloïdales et dissoutes des éluats de colonne de sol



Références bibliographiques utilisées :



Citeau L. 2004. Etude des colloïdes naturels présents dans les eaux gravitaires de sols contaminés : relation entre nature des colloïdes et réactivité vis-à-vis des métaux (Zn, Cd, Pb, Cu). Thèse de doctorat, Institut National d'Agronomie Paris-Grignon.

 

Parat C., Chaussod R., Leveque J., Dousset S., Andreux F. 2002. The relationship between copper accumulated in vineyard calcareous soils and soil organic matter and iron, European Journal of Soil Science, 53(4), 663-670.

 

Pietrzak U., McPhail D.C. 2004. Copper accumulation, distribution and fractionation in vineyard soils of Victoria, Australia. Geoderma, 122 , 151-166.


Productions scientifiques et valorisation des travaux :


Desbois Cindy, 2015, Evaluation de la mobilité du cuivre dans un sol viticole nantais, licence professionnelle, IUT Poitiers, année universitaire 2014-2015 [rapport]


Lotram Y., Bechet B., Le Guern C., Lassabatere L., Andrieu H., 2012, Contamination of groundwater by landfill leachates - Fine alluvial deposits as lithologic parameter reducing contaminant transport, International conference on Contaminated Site Management in Europe, Nancy, Oct. 22-24th.[presentation]


Lotram Y., Bechet B., Lassabatere L., Le Guern C., Andrieu H., 2013, Contamination of groundwater by landfill leachate - Attempt to model the pollution plume in heterogeneous lithology, Conference SUITMA7, Torun, Poland, Sept.16-20th.


Cette sous-action est menée par le LEE-IFSTTAR.