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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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Modélisation et prévision de l'évolution du panacheArticle inclus dans l'offre
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2. Processus en œuvre
2.1 Processus physique
La dilution est un procédé consistant à obtenir une concentration finale de concentration inférieure à celle de départ par mélange d'une masse d'eau polluée avec une masse d'eau non polluée. Les puits de pompages et d'injections entraînent des phénomènes de dilution qui sont d'origine anthropiques. L'infiltration des eaux météoriques peut être considérée comme un phénomène de dilution du panache de pollution gazeux au droit de la zone source et de la masse d'eau polluée au droit du panache de pollution (zones contaminées).
Les changements saisonniers du sens d'écoulement peuvent être à l'origine d'un étalement du panache de composées dissous. La dilution peut aussi être provoquée par l'échange de la masse d'eau étudié avec d'autres masses d'eau. Comme par exemple la drainance entre deux aquifères ou les relations hydrauliques avec un cours d'eau situé aux environs du panache.
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La dispersion hydrodynamique comprend deux phénomènes : la dispersion mécanique et la diffusion moléculaire.
On appelle dispersion mécanique l'ensemble des processus conduisant à une distribution hétérogène de vitesses. Au niveau microscopique, deux considérations sont à prendre en compte :
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le profil de vitesse dans un capillaire qui est parabolique donc la vitesse qui est plus rapide pour les molécules situées au centre des pores ;
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l'agencement des pores dans le milieu en relation avec l'agencement des grains et la tortuosité.
Cette distribution de vitesses peut être considérée comme aléatoire si l'on se place à une échelle plus large. Dans la pratique, la dispersivité dépend de la distance parcourue par rapport à la source.
En présence d'un phénomène diffusif ou dispersif, le flux est, selon la première loi de Fick, proportionnel au gradient de concentration :
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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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