Caractérisation des phases porteuses: Métaux particulaires en Seine - CNRS - Centre national de la recherche scientifique Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2010

Identification of particulate metal carriers in the Seine River

Caractérisation des phases porteuses: Métaux particulaires en Seine

Résumé

In freshwater systems, metals are known to have a particular affinity for the solid fraction. Consequently, the latter may constitute a potential toxic risk for aquatic organisms. Sustainable management in the Seine River Basin requires characterizing particulate carrier phase of metals in order to determine its geochemistry, identify urbanization impact of the Greater Paris Region and deduce the sources of metals and their mobility. To achieve these objectives, suspended particulate matter (SPM) was studied in relative to the water column and zoomed upon until the metal’s molecular environment. In agreement to previous studies, lead (Pb) was associated mostly to the solid fraction while nickel (Ni) was found mostly in the dissolved phase. As for the rest of the metals such as cobalt (Co), chrome (Cr), copper (Cu), manganese (Mn) and zinc (Zn), there seems to be a shared preference for the solid and dissolved phase. Downstream Paris, not only did solid/solution partitioning of Co, Cu and Ni decrease, but also temporal variation of the partitioning during monthly observations, indicating more stable forms of carrier phases. As for cadmium (Cd), Pb and Zn, it was their oxidizable fraction in the SPM that increased downstream, particularly associated with iron oxides (FexOy). An identified source of these oxides would be the bed sediment. In the case of intense storm episode, the combined wastewater system would overload and a large volume of direct wastewater would overflow to the Seine River. Calculation using a mixing model suggested that bed sediment contributed from 30-50% of particulate metal found in the overflow plume. This is a relatively high contribution compared to the 10-30% of particulate metal which would originate from the overflow itself. Besides iron oxides, reduced environment in bed sediment and CSO would also contribute to ZnS found in the water column. These ZnS are identified as single or clustered amorphous nanoparticles. This species is rather stable as they are found to persist in oxic environment
Dans les systèmes aquatiques, les métaux ont des affinités particulières pour la fraction solide. Cette dernière pourrait donc constituer un risque toxique potentiel vers les organismes vivants. Ce travail de thèse consiste à étudier les métaux particulièrement anthropiques dans la phase particulaire en Seine, en amont et aval de la région parisienne, et les facteurs contrôlant la variabilité temporelle et spatiale des caractéristiques des phases porteuses. Pour ce faire, les matières en suspension (MES) sont étudiées dans leur milieu dans la colonne d’eau et un zoom progressif est effectué sur ces MES jusqu’à étudier l’environnement moléculaire du métal. En aval de la région parisienne, la répartition solide/dissous de Co, Cu et Ni n’a pas seulement diminué, mais la variation temporelle de la répartition a également baissé, indiquant des formes d’association des métaux plus stables. Pour ce qui concerne Cd, Pb et Zn, c’est leur proportion dans la fraction oxydable des MES, plus particulièrement les oxydes de fer (FexOy), qui augmente après le passage de la Seine dans la zone la plus urbaine. Une source identifiée de ces métaux associés à FexOy serait le sédiment de fond. Lors d’un épisode de déversement d’eaux urbaines non traitées en période d’orage, le sédiment de fond est remis en suspension dans la colonne d’eau. Par un modèle de mélange, le sédiment de fond est estimé contribuer à 30-50% des métaux particulaires dans un panache de déversement, par rapport aux 10-30% des métaux provenant du déversement lui-même. Ensuite, le mélange de ce sédiment de fond avec les eaux d’assainissement pourrait apporter également des sulfures de zinc (ZnS), une des premières observations bien documentées. Cette espèce réduite semble être stable car elle persiste dans la colonne d’eau bien que l’eau de la rivière soit considérée comme un milieu oxique.
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Citer

Cindy R. Priadi. Caractérisation des phases porteuses: Métaux particulaires en Seine. Sciences de l'environnement. Université paris sud 11, 2010. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-02869607⟩
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