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RÉSUMÉ
Cet article décrit les éléments indispensables à la mise en place d'une gestion de site pollué grâce à la technique de l'atténuation naturelle contrôlée. Après le rappel du contexte réglementaire, les éléments constitutifs de l'atténuation naturelle sont évoqués. Les conditions géochimiques de biodégradation des BTEX (Benzène, Toluène, Ethylbenzène, Xylènes) et des solvants chlorés sont analysées en détail à partir d'exemples. En parallèle, il est rappelé le rôle des modèles aux fins de prédiction. De plus, l'apport des mesures isotopiques est présenté. Deux cas types permettent d'illustrer les situations pour lesquelles l'atténuation est applicable et celles pour lesquelles elle ne l'est pas.
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Olivier ATTEIA : Professeur EA 4592 – Institut polytechnique de Bordeaux
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Elicia VERARDO : Doctorante BRGM
INTRODUCTION
L'atténuation naturelle (AN) rassemble l'ensemble des mécanismes conduisant sans intervention humaine, à une diminution de la masse, la toxicité, la mobilité, le volume, le flux ou la concentration des polluants dans les sols ou les eaux souterraines. Comme toute autre mesure de gestion, l'atténuation naturelle implique la diminution de concentration à la cible.
Différents scénarios et les types de cibles impliquées sont envisagés. Pour que la technique soit applicable sur un site, il faut qu'elle soit contrôlée, ce qui justifie que l'on utilise souvent le terme d'atténuation naturelle contrôlée.
Deux grands processus se différencient :
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les mécanismes non destructifs englobant les phénomènes de dilution, dispersion, adsorption, volatilisation ;
la transformation des polluants et les mécanismes destructifs adaptés uniquement à certaines molécules organiques (les polluants métalliques ne sont jamais détruits).
Sur la majorité des sites, l'atténuation naturelle n'est envisagée qu'en présence d'une destruction significative des polluants.
En raison de leur présence sur de nombreux sites (base de données des sites et sol pollués Basol), l'objectif est centré sur la biodégradation des BTEX (benzène, toluène, éthybenzène, xylènes) puis sur celle des solvants chlorés (perchloroéthylène, trichloroéthylène et leurs dérivés). L'importance de cette biodégradation est quantifiée grâce à la modélisation, sur deux sites, démontrant des efficacités différentes selon les substances. Cette approche peut être complétée par la mise en place de microcosmes et le suivi des teneurs isotopiques des polluants.
En raison de la lenteur des écoulements et des quantités de polluants dans les zones sources, l'AN est par essence un processus qui s'étend sur plusieurs années et les durées envisageables peuvent être définies à partir d'exemples réels.
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6. Conclusion et perspectives
Après de nombreuses années d'expérimentation en Amérique du Nord et des essais variés en Europe, il semble qu'actuellement l'atténuation naturelle soit une technique de gestion mature, avec notamment la sortie des guides du projet ATTENA. Comme cela a été souligné dans cet article, mais aussi sur de nombreux projets, la procédure à mettre en place pour certifier qu'un site peut être mis en gestion en atténuation naturelle est souvent assez complexe. Il faut en fait arriver à faire la preuve que la pollution n'atteindra pas les récepteurs spécifiques au site sur une durée de plusieurs décennies.
Les outils sont forcément multiples : ils impliquent des mesures de donneurs et accepteurs d'électrons sur site, un suivi de l'évolution des polluants et souvent l'utilisation de microcosmes, de modèles analytiques ou numériques et de mesures isotopiques. Dit autrement, il s'agit de pouvoir éliminer la plupart des incertitudes sur le schéma conceptuel et pouvoir certifier que celui-ci n'aura pas évolué d'ici une génération. Cela, complété de l'importance de la gestion de la zone source dans la réglementation actuelle, conduit souvent les propriétaires à utiliser l'atténuation naturelle en tant que technique de finition après avoir tenté d'éliminer la source. Comme les techniques de traitement de la source conduisent souvent à laisser plus de 10 % du polluant original, l'atténuation naturelle a toute sa signification.
Soulignons cependant, comme nous l'avons détaillé ci-dessus, que pour les solvants chlorés, l'atténuation naturelle n'est que très rarement une solution adaptée si elle doit être utilisée seule. En effet, une nappe superficielle étant en général aérobie, elle aura tendance naturellement à conduire à une diminution des concentrations en hydrocarbures, mais cela n'est pas le cas pour les solvants chlorés. Pour ceux-ci, les enseignements et la connaissance du site obtenus lors de l'étude de l'atténuation naturelle seront utilisés à profit pour mettre en place une atténuation augmentée par ajout de matière organique.
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - US EPA - Monitored natural attenuation of petroleum hydrocarbons. - EPA, 600f-98021, 3 p. (1999).
-
(2) - ASTM INTERNATIONAL - Guide for remediation of ground water by natural attenuation at petroleum release sites. - ASTM International (1998).
-
(3) - CAREY (M.A.), FINNAMORE (J.R.), MORREY (M.J.), MARSLAND (P.A.) - Guidance on the assessment and monitoring of natural attenuation of contaminants in ground water. - English and Welsh Environment Agency (2000).
-
(4) - PASTERIS (G.), WERNER (D.), KAUFMANN (K.), HOHENER (P.) - Vapor phase transport and biodegradation of volatile fuel coumpounds in the insaturated zone : a large scale lysimeter experiment. - Environmental Science & Technology, 36, p. 30-39 (2002).
-
(5) - STUMM (W.), MORGAN (J.J.) - Aquatic chemistry : chemical equilibria and rates in natural waters. - Wiley and sons (1997).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
PHAST – A Computer Program for Simulating Groundwater Flow, Solute Transport, and Multicomponent Geochemical Reactions http://wwwbrr.cr.usgs.gov/projects/GWC_coupled /phast/index.html
PHT3D http://www.pht3d.org
RT3D – Multi-Species Reactive Transport Simulation Software for Groundwater Systems, Pacific Northwest National Laboratory https://www.pnnl.gov/projects/multi-species-reactive-transport-simulation-software-groundwater-systems/resources-rt3d
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ADEME – Agence de l'environnement et de maitrise de l'énergie ...
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