Article

1 - POLLUANTS MÉTALLIQUES DANS LES SOLS

2 - RÉGLEMENTATION DES SITES ET SOLS POLLUÉS

  • 2.1 - Outils de 2007 en France et règlement des ICPE
  • 2.2 - Règlement européen REACH

3 - OBJECTIFS DE LA REMÉDIATION DES SOLS POLLUÉS

4 - TECHNIQUES DE PHYTOREMÉDIATION DES SOLS POLLUÉS PAR LES ETM

5 - ÉTUDES DE CAS : MISE EN ŒUVRE DES PHYTOTECHNOLOGIES

6 - CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES

Article de référence | Réf : G2635 v1

Phytotechnologies pour la gestion des sols pollués par les métaux

Auteur(s) : Camille DUMAT, Annabelle AUSTRUY

Date de publication : 10 oct. 2014

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RÉSUMÉ

Les pressions démographiques et foncières en zones urbaines incitent à la remédiation des sols pollués des friches. Les phytotechnologies, qui réduisent, à un coût modéré, les risques environnementaux et sanitaires et favorisent la refonctionnalisation des sols dégradés, se développent donc. Cependant, un suivi dans le temps du site traité, la mise en place de filières de gestion des plantes contaminées et une communication auprès des populations sont requis. La phytoextraction, la phytostabilisation et la phytovolatilisation appliquées aux sols pollués par les métaux persistants sont abordées de façon transversale : recherche scientifique, réglementation et applications.

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ABSTRACT

Phytotechnologies to manage soils polluted by metals

Population and land pressures in urban areas encourage the remediation of polluted soils in many brownfield sites. Phytotechnologies, that reduce, with low cost, environmental and health risks and promote restoration of degraded soils, have increasing uses. However, a follow-up time, the establishment of channels to treat contaminated plants and communication among populations are required. Phytoextraction, phytostabilisation and phytovolatilisation applied to the polluted soils by persistent metals are described here in various sections: scientific research, regulation and applications.

Auteur(s)

  • Camille DUMAT : Professeur à l'INP-ENSAT, laboratoire CERTOP, Toulouse, France

  • Annabelle AUSTRUY : Ingénieur de recherche à l'Institut Écocitoyen pour la connaissance des pollutions, Fos-sur-Mer, France

INTRODUCTION

Dans le monde, des milliers de sites pollués sont répertoriés en héritage de plusieurs décennies d’activités industrielles. Ce phénomène engendre des préoccupations sociétales en lien avec les potentiels impacts sanitaires. Parmi les différents polluants présents dans les sols, les éléments traces métalliques (notés ETM), tels que le plomb (Pb), le cadmium (Cd), le cuivre (Cu), le zinc (Zn), le chrome (Cr), le cobalt (Co), le nickel (Ni), etc., sont largement observés à l’échelle globale en raison de leurs nombreuses utilisations et de leur haute persistance. (Éco)toxiques à concentration plus ou moins élevée selon la nature de l’élément et plus ou moins biodisponibles selon leur spéciation chimique, ces polluants engendrent une dégradation des écosystèmes sols et des risques sanitaires potentiels.

En Europe, les évolutions structurelles du secteur industriel conduisent à l’arrêt de nombreuses exploitations et donc à l’augmentation des friches industrielles. En effet, le nombre de sites présentant des activités potentiellement polluantes, en activité ou à l'arrêt, se situe à environ 3 millions . Près de 250 000 sites du secteur minier, industriel ou encore militaire peuvent nécessiter un traitement urgent. Si les tendances actuelles se poursuivent, sans modification de la législation, les chiffres rapportés ci-dessus devraient augmenter de 50 % en 2025 . Très diversifiés et hétérogènes, ces sols sont des composants majeurs des écosystèmes urbains. Ainsi, les pressions démographiques et foncières en zones urbanisées incitent à reconvertir ces friches et rendent prioritaire la gestion des sites et sols pollués. Le développement de techniques durables de gestion des terres excavées et de traitement des sols qui restent sur site est donc un enjeu important. Le groupe international SUITMA (Soils in Urban, Industrial, Traffic, Mining and Military Areas) œuvre en ce sens en regroupant différentes équipes de recherche travaillant sur cette thématique.

Contrairement à la qualité de l’eau ou de l’air, la qualité des sols n’est pas réglementée par une loi cadre en Europe. Ceci résulte en particulier de l’hétérogénéité du sol et de la différence entre concentration totale en polluant et fraction biodisponible. La qualité des sols va donc être prise en compte de façon non spécifique dans différents textes relatifs à l’eau, aux déchets, aux installations classées pour la protection de l’environnement (ICPE en France) ou à la gestion des substances chimiques en Europe . Les phytotechnologies qui utilisent des plantes tolérantes pour extraire, stabiliser ou volatiliser les ETM permettent à la fois de réduire les risques environnementaux et sanitaires et favorisent la refonctionnalisation des sols dégradés. Ces techniques sont relativement peu coûteuses par rapport aux autres techniques de remédiation des sols et respectueuses du fonctionnement du sol . Malgré la variabilité des coûts, ceux-ci sont estimés à 10 euros la tonne de sol traité pour les phytotechnologies contre 60 pour des techniques physiques. Cependant, ces traitements par phytotechnologies sont de longue durée (plusieurs années et même souvent plusieurs décennies) et nécessitent un suivi dans le temps (le paragraphe 3.1 présente les outils couramment utilisés pour le monitoring et l’évaluation de l’efficacité d’un traitement par phytoremédiation) ainsi que la mise en place de filières pour traiter les plantes contaminées et des efforts de communication auprès des populations surtout dans le cas de la phytostabilisation qui n'extrait pas, mais stabilise les polluants dans le sol. L’Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie (ADEME) a développé pour ce faire l’outil « Comrisk », la boîte à outils de la communication sites et sols pollués :

http://www.developpement-durable.gouv.fr/Comrisk-la-boite-a-outils-de-la.html.

En France, la gestion des sites pollués est une priorité du Grenelle de l’environnement. Depuis les années 90, la politique de gestion des sites et sols pollués s’est attachée à recenser et à hiérarchiser les sites pollués en fonction de leur niveau de pollution dans une base de données appelée « BASOL » et gérée par le ministère de l'Écologie, du Développement durable et de l'Énergie (MEDDE). En 2013, 5 408 sites sont recensés comme pollués ou potentiellement pollués. Plus de la moitié des sites (3 117) sont sous surveillance et la pollution est avérée avec un impact environnemental ou sanitaire mesuré pour 2 777 sites (51 %). D'après BASOL , le plomb est l'ETM le plus souvent rencontré sur les sites pollués : 12,7 %.

La gestion des sites et sols pollués s’appuie, depuis 2007, sur l’évaluation des risques en fonction de l’usage des sites . La loi Grenelle II vise à achever l’inventaire des sites pollués « historiques » afin d’établir les priorités d’action (présence de points d’eau, populations sensibles exposées...). Les techniques de dépollution par les plantes seront de préférence utilisées, car elles impactent positivement les fonctions et la structure du sol. Les enjeux appliqués sont les suivants : acquérir des connaissances sur les mécanismes de tolérance et d’accumulation des plantes candidates en phytotechnologies et évaluer leur aptitude à tolérer, à immobiliser ou à extraire les polluants et à améliorer leurs capacités d'absorption. Les enjeux en recherche concernent les mécanismes aux niveaux physiologique, biochimique et moléculaire des phénomènes d’absorption, d'adsorption ou d’exclusion des polluants au niveau racinaire, leur translocation vers les parties aériennes, leur stockage, ou encore les mécanismes de détoxification intracellulaires.

Cet article est consacré à la remédiation des sols pollués par les ETM grâce aux phytotechnologies. Il débute par une description des origines, impacts et questions liées à la présence d’ETM dans les sols. La réglementation des sites et sols pollués en France est présentée avec ses principaux objectifs et outils. Puis les évolutions en cours de ces outils sont présentées : (i) utilisation de tests d’écotoxicité et calculs d’écoscores en complément des tests classiques de lixiviation réalisés pour le classement des terres excavées ; (ii) évaluation des risques sanitaires avant et après réhabilitation. Les différentes phytotechnologies sont décrites avec leurs avantages et limites. Des exemples concrets illustrent les concepts : cas de la réhabilitation d’une friche en zone urbaine, phytostabilisation assistée sur un site multicontaminé. Finalement une ouverture sur l’avenir et des évolutions technologiques possibles sont proposées.

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KEYWORDS

state of the art   |   Phytostabilization   |   phytoextraction   |   phytovolatilization   |   ecological refonctionalisation of soils   |   metal pollutants   |   environment   |   Environmental management   |   industrial wastelands   |   polluted soils.

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-g2635


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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) -   *  -  European Environment Agency (EEA). – Progress in management of contaminated sites (CSI015) (2007).

  • (2) - LE ROY GLEIZES (C.), SOL (V.) -   Cadre règlementaire de la pollution des sols  -  Techniques de l'Ingénieur, [G 2 520], 20 p. (2009).

  • (3) - STERCKEMAN (T.), OUVRARD (S.), LEGLIZE (P.) -   Phytoremédiation des sols  -  Techniques de l'Ingénieur, [BIO 5 300], 12 p. (2009).

  • (4) -   BASOL : Base de données Sites et Sols Pollués  -  Ministère de l’Énergie, de l’Écologie du Développement durable, des Transports et du Logement (http://basol.ecologie.gouv.fr) (2013).

  • (5) - BAIZE (D.) -   Teneurs totales en éléments traces métalliques dans les sols (France). Références et stratégie d'interprétation  -  INRA Éditions, Paris, 410 p. (1997).

  • ...

1 Normes et standards

Guides et protocoles

Guide méthodologique pour les diagnostics de sites – Ministère en charge de l’écologie (2007) :

http://www.developpement-durable.gouv.fr/IMG/pdf/Diagnostics_du_site.pdf

Pollution des sols en contexte minier : démarche et choix des techniques d’évaluation du risque – BRGM/RP-54713-FR (2006) :

http://www.developpement-durable.gouv.fr/spip.php?page=doc&id article=20622

Protocole d’échantillonnage des sols urbains pollués par du plomb – BRGM/RP-52928-FR (2004) :

http://www.developpement-durable.gouv.fr/spip.php?page=doc&id article=20267

Guide méthodologique du plomb appliqué à la gestion des sites et des sols pollués – BRGM/RP-52881-FR (2004) :

http://www.developpement-durable.gouv.fr/spip.php?page=doc&id...

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