Impact des Anodes Galvaniquesย
ร ce jour, les รฉtudes portant sur les systรจmes de protection cathodique se sont focalisรฉes principalement sur la caractรฉrisation des produits de corrosion formรฉs ร la surface de la cathode ou des anodes, ainsi que le transfert des รฉlรฉments libรฉrรฉs par la dissolution des anodes mรฉtalliques dans la colonne dโeau et les sรฉdiments. Les premiรจres รฉtudes ont permis de caractรฉriser le dรฉpรดt calcomagnรฉsien formรฉ en surface du mรฉtal polarisรฉ (cathode) de faรงon ร mieux comprendre sa mise en place et optimiser son rรดle de protection (Refait et al., 2015). Selon la valeur du pH, le dรฉpรดt sera composรฉ majoritairement d’hydroxyde de magnรฉsium ou de carbonate de calcium (Carre, 2017). La dissolution de lโanode libรจre quant ร elle les รฉlรฉments qui la constituent pour former un dรฉpรดt gรฉlatineux constituรฉ majoritairement de sulfate dโaluminium basique (Na0,1[AlO4Al12(OH)24(H2O)12] (SO4)3,55) (Deborde et al., 2015; Taline, 2018). La matrice amorphe (ou nanocristalline) fortement hydratรฉe (gel) et poreuse de ce dรฉpรดt entoure le mรฉtal sans entraver la dissolution de lโanode favorisant la dispersion dans le milieu des รฉlรฉments constitutifs de lโanode. Ces รฉlรฉments passent dans la fraction dissoute et particulaire de la colonne dโeau pouvant enrichir le compartiment sรฉdimentaire de milieux soumis ร de faibles conditions hydrodynamiques (Caplat et al., 2020).
Dans les ports commerciaux, la charge des anodes galvaniques ร base dโaluminium peut atteindre quelques centaines de tonnes (Kirchgeorg et al., 2018). รtant donnรฉ que les ports sont des zones confinรฉes ou semi-fermรฉes avec des eaux peu profondes et un faible renouvellement en eau de mer par la marรฉe ou le courant, les apports de mรฉtaux provenant de la dissolution des anodes peuvent รชtre importants, entraรฎnant des dommages รฉcologiques potentiels. Dans leurs travaux, Gabelle et al. (2012) ont montrรฉ quโil nโy avait pas dโaugmentation significative de la concentration en aluminium dans la colonne dโeau, a contrario de la concentration dans les sรฉdiments prรฉlevรฉs ร proximitรฉ des anodes (12,9 ร 32,4 g kg-1 ). Un tel enrichissement est caractรฉristique des zones anthropiques utilisant des anodes galvaniques oรน aucun dragage n’est effectuรฉ. Une autre รฉtude en conditions semi-naturelles, impliquant des anodes galvaniques ร base de zinc, a mis en รฉvidence lโenrichissement en zinc dans les sรฉdiments directement en contact avec la phase aqueuse (Leleyter et al., 2007). Plus prรฉcisรฉment, le zinc libรฉrรฉ est stockรฉ majoritairement dans deux fractions labiles des sรฉdiments : les fractions acidosolubles et rรฉductibles. Lors dโune expรฉrience ร grande รฉchelle, menรฉe pendant 12 mois avec de lโeau de mer naturelle, les auteurs ont protรฉgรฉ des structures en acier au carbone ร lโaide dโanodes galvaniques ร base de zinc. Une augmentation significative de la concentration en zinc a รฉtรฉ mesurรฉe dans lโeau ainsi que dans les sรฉdiments de surface qui sont alors devenus une source de pollution secondaire, pouvant remobiliser le zinc dans la colonne dโeau. Aprรจs 1 mois dโexpรฉrimentation, la concentration initiale en zinc de 40 ยตg L-1 est passรฉ ร 1 090 ยตg L-1 soit une augmentation de la concentration initiale par un facteur 27 (Rousseau et al., 2009). Les auteurs ont prรฉcisรฉ que lโenrichissement en zinc รฉtait plus faible en condition naturelle. Bird et al. (1996) estiment que l’augmentation locale des concentrations de zinc dissous prรจs des marinas ouvertes peut se situer entre 2 et 5 ยตg L-1 amenant ร un niveau environnemental de 20 ยตg L-1 . Des augmentations des concentrations de zinc dans les sรฉdiments des marinas allant jusqu’au double des niveaux de fond (jusqu’ร 200 ยตg g-1 ) ont รฉgalement dรฉjร รฉtรฉ rapportรฉes (Bird et al., 1996).
LโAluminium
LโAluminium en tant quโรฉlรฉment
Lโaluminium est le 1er mรฉtal et le 3รจme รฉlรฉment le plus abondant de la croute terrestre, principalement prรฉsent sous forme de bauxite. Lโhomme lโutilise dans le secteur des transports, des emballages, des รฉquipements รฉlectriques ainsi que dans le secteur mรฉdical oรน il est utilisรฉ sous forme de phosphates, dโhydroxydes ou de sulfates comme adjuvant dans les vaccins humains et vรฉtรฉrinaires (Lindblad, 2004). En France, les concentrations dโaluminium dans l’eau potable sont rรฉglementรฉes, le code de la santรฉ publique a fixรฉ le seuil ร 200 ยตg L-1 selon les recommandations de lโOrganisation Mondiale de la Santรฉ รฉtablies (OMS) en 1994, 1998 et 2004. Les sels d’aluminium ont longtemps รฉtรฉ utilisรฉs dans les stations de traitement de lโeau, comme agents de coagulation lors de lโรฉtape dite de ยซcoagulation-floculation ยป. Cette รฉtape vise ร rรฉduire la prรฉsence de matiรจre en suspension dites colloรฏdales dans lโeau pour รฉliminer la couleur et la turbiditรฉ afin dโobtenir une qualitรฉ dโeau garantissant lโefficacitรฉ de lโรฉtape de dรฉsinfection ultรฉrieure. Lโutilisation de ces sels nรฉcessitait des conditions de mise en ลuvre trรจs prรฉcises afin que lโaluminium soit รฉliminรฉ ร lโissue du traitement de lโeau mais le non-respect de ces conditions est ร l’origine de ยซ fuites ยป d’aluminium soluble dans les eaux traitรฉes. Aujourdโhui, ce sont des sels de fer qui sont utilisรฉs en remplacement des sels dโaluminium jugรฉs trop ร risque pour la santรฉ, notamment chez les personnes souffrant dโinsuffisances rรฉnales et traitรฉes par dialyse (Seidowsky et al., 2018).
Concernant le milieu marin, il nโexiste ร lโheure actuelle aucun seuil de toxicitรฉ pour lโaluminium. Aprรจs une รฉtude basรฉe sur les rรฉsultats d’essais de toxicitรฉ de 11 espรจces marines de diffรฉrents niveaux trophiques, Golding et collaborateurs (2015) ont proposรฉ une concentration sans effet de 24 ยตg L-1 d’aluminium total (Golding et al., 2015). Les secteurs de la mรฉtallurgie et de la sidรฉrurgie sont ร lโorigine de 97 % des รฉmissions directes dโorigine humaine. Bien que les sources anthropiques dโaluminium dans les systรจmes aquatiques soient plus faibles que les sources naturelles ร l’รฉchelle mondiale (Rauch and Pacyna, 2009), on assiste ร une augmentation des rejets anthropiques dans les รฉcosystรจmes aquatiques. Les apports fluviaux en aluminium dissous dans lโocรฉan existent mais sont considรฉrรฉs comme nรฉgligeables car la majoritรฉ de cet รฉlรฉment se retrouve dans les sรฉdiments estuariens ou est captรฉe par les processus biologiques mis en jeu dans les eaux cรดtiรจres (Tria et al., 2007). Cโest en fait les apports de particules et de poussiรจres atmosphรฉriques (de diamรจtre infรฉrieur ร 5 ยตm) รฉmis par les zones dรฉsertiques qui constituent la source majeure en aluminium dans les eaux de surface des ocรฉans (Hydes, 1983; Hydes et al., 1988; Kramer et al., 2004; Maring and Duce, 1987). En effet, ces particules prรฉsentent un temps de sรฉjour dans l’atmosphรจre qui peut atteindre plusieurs jours, ce qui permet leur transport sur de longues distances et de les dรฉposer trรจs loin de leur source dโรฉmission. Par exemple, les concentrations en aluminium sont jusquโร 40 fois plus faibles dans lโocรฉan Pacifique par rapport ร lโocรฉan Atlantique ร cause des apports importants du vaste dรฉsert du Sahara auquel ce dernier est soumis, alors que la majeure partie de l’ocรฉan Pacifique n’a pas de sources terrestres trรจs influentes (Tria et al., 2007). On peut รฉgalement citer un autre exemple intรฉressant avec le cas de la mer Mรฉditerranรฉe qui prรฉsente des concentrations dโaluminium dissous plus รฉlevรฉes que les autres mers ouvertes en raison de sa forte exposition aux poussiรจres de lโAfrique du Nord (Hydes et al., 1988). Les flux atmosphรฉriques sont le principal facteur influant sur les concentrations de lโaluminium dans les รฉcosystรจmes aquatiques. Cependant, de maniรจre gรฉnรฉrale les profils verticaux sont similaires avec des concentrations plus รฉlevรฉes dans les eaux de surface, des minima ร mi profondeur et une augmentation ร la base de la colonne d’eau liรฉe ร la dissolution des particules sรฉdimentaires.
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Table des matiรจres
INTRODUCTION GรNรRALE
CHAPITRE I – รtat de lโart
1. Impact des Anodes Galvaniques
2. LโAluminium
2.1. LโAluminium en tant quโรฉlรฉment
2.2. Toxicitรฉ de lโaluminium chez les organismes marins
3. Le Zinc
3.1. Le Zinc en tant quโรฉlรฉment
3.2. Toxicitรฉ du zinc chez les organismes marins
4. Biologie des modรจles dโรฉtudes
4.1. Les Mollusques
4.2. Les Producteurs primaires
5. Objectifs de la thรจse
CHAPITRE II โ Dรฉmarches expรฉrimentales & mรฉthodologiques
1. Dispositif expรฉrimental simulant la dissolution dโune anode galvanique
2. Dosage des mรฉtaux dans lโeau de mer
3. Dosage des mรฉtaux dans le biote
4. Analyses statistiques
CHAPITRE III โ Effets dโune anode galvanique ร base dโaluminium chez les mollusques
1. Introduction
2. Biomarqueurs รฉtudiรฉs
2.1. Biomarqueurs individuels
2.2. Biomarqueurs dโimmunitรฉ
2.3. Biomarqueurs biochimiques
2.4. Biomarqueurs histologiques
2.5. Embryotoxicitรฉ
3. Matรฉriels et Mรฉthodes
3.1. Organismes
3.2. Biomarqueurs individuels
3.3. Biomarqueurs immunitaires
3.4. Biomarqueurs biochimiques
3.5. Biomarqueurs histologiques
3.6. Test dโembryotoxicitรฉ
Lโhuรฎtre creuse Crassostrea gigas
CONCLUSION GรNรRALE