Soutenance mémoire
Pollution environnementale et sols contaminés
Pollution environnementale métallique
Les éléments métalliques sont libérés dans l’environnement par des sources anthropiques comme les activités minières, l’industrie de la peinture, ou encore l’usage des pesticides, mais aussi par des sources naturelles, comme l’altération mécanique et chimique des roches (Bakircioglu et al. 2011). Au niveau international de nombreuses réglementations ont pour but de réduire les émissions de métaux/métalloïdes tel que : antimoine (Sb), arsenic (As), cadmium (Cd), chrome (Cr), cobalt (Co), cuivre (Cu), étain (Sn), manganèse (Mg), mercure (Hg), nickel (Ni), plomb (Pb), sélénium (Se), tellure (Te), thallium (Tl), vanadium (V) et zinc (Zn) (Aarhus 2012). Le cadmium, le plomb et le mercure sont particulièrement surveillés, identifiés par le CIRC comme substances cancérogènes. Ainsi, le CIRC a confirmé un effet cancérigène du Cd et ses composés sur l’organisme et l’a classé dans le groupe 1 (cancérogène) en 1993, tandis que Pb et ses dérivés inorganiques sont classés dans le groupe 2B (possiblement cancérogène) en 1987 et 2A (probablement cancérogène) en 2006. Pour ce qui est de Hg et ses composés organiques, ils font partie du groupe 2B. Les ETM sont également considérés comme des polluants prioritaires par l’Agence du registre des substances et maladies toxiques des Etats Unis (département des services sociaux de la santé). Plusieurs métaux figurent dans la liste des 126 polluants prioritaires établie par l’US EPA , dont le cadmium, le plomb, le nickel, le mercure et le cuivre (Costa et Tavares 2017). La Convention sur la pollution atmosphérique transfrontière à longue distance représente la première convention qui a pour but de surveiller les métaux dans l’environnement (air, eau, sols) et d’établir un protocole international. En effet, le Protocole d’Aarhus (ou le Protocole sur les métaux lourds) établi en 1998 sous l’égide de la CEE-NU exige aux parties de diminuer leurs émissions de Cd, Pb et Hg par des industries, des combustibles et l’incinération des déchets.
Contamination des sols
Sites contaminés
La pollution du sol en particulier correspond à la présence d’un produit chimique ou d’une substance déplacée et ou/présente dans le sol qui a des effets néfastes sur tout organisme non ciblé (FAO et ITPS 2015). La pollution des sols est un problème majeur dans le monde avec un nombre de sites pollués très élevé (Lacalle et al. 2020 ; Agrawal et al. 2021). Une estimation mondiale de la pollution des sols effectuée dans les années 1990 par le ISRIC et le PNUE relève une superficie de 22 millions d’hectares de sols pollués (Rodríguez-Eugenio et al. 2018). En Europe, le nombre de sites pollués est évalué à plus de 2 millions, pour une superficie totale de 3,5 millions d’hectares (Colombano et al. 2014). Une étude récente (Guo et al. 2014) recense le nombre de publications sur la pollution des sols sur une durée de 13 ans et montre qu’en 1999, le nombre d’articles publiés traitant de la pollution des sols était de 514, contre 1671 articles publiés en 2012.
Plus exactement, un site contaminé est défini par l’EEA comme étant une zone bien déterminée présentant une contamination du sol et qui pourrait présenter des dangers pour les humains, les ressources en eau et les écosystèmes (Panagos et al. 2013 ; Liu et al. 2015). Les sites contaminés peuvent être classés en 3 catégories (Mench et al. 2012) : des sites présentant une contamination inorganique (essentiellement contaminés par des métaux et des non-métaux), des sites présentant une contamination aux xénobiotiques organiques et des sites avec une co-contamination, qu’on retrouve le plus fréquemment.
La France fait partie des premiers pays européens à avoir recensé le nombre de sites pollués de façon systématique : le premier inventaire a été réalisé en 1978 (BASIAS). Le ministère de la transition écologique et solidaire a mis en place deux bases de données (nommées BASIAS et BASOL ) qui permettent d’identifier d’anciens sites industriels et activités de service et de recenser le nombre de sites pollués appelant une action des pouvoirs publics. Cette démarche s’inscrit dans le cadre de la nécessité de l’état d’informer le grand public et les acteurs locaux et ainsi de garantir un suivi des pollutions et des risques.
Toutefois, la loi française n’a pas établi de valeurs de concentrations de référence en polluants dans le sol qui au-dessus desquelles un sol serait considéré comme pollué, contrairement à la qualité de l’eau qui est encadrée par des normes françaises qui établissent des limites de références de qualité.
Cependant, Baize et al. (2000) ont établi des valeurs de références qui permettent d’interpréter les concentrations en métaux dans les sols en France métropolitaine . Ces valeurs permettent de situer un sol au sein de trois catégories selon leurs teneurs totales en ETM : une gamme courante, en cas d’anomalie et en cas de forte anomalie.
Par ailleurs, en France, une recommandation (19/07/00) concernant la surveillance des risques sur la santé humaine par des sols pollués par une activité industrielle proposée par le Comité de Protection des Personnes a été signée en juillet 2000. Cette recommandation n’a cependant pas fait l’objet d’une publication au Journal Officiel. Elle a pour but d’améliorer la surveillance sanitaire et environnementale des sols pollués par des sources industrielles et se base sur :
– le plan réglementaire : qui vise à améliorer le dispositif réglementaire en améliorant le recensement et le diagnostic des sols pollués, en soulignant les formalités d’évaluation de la dangerosité des sites sur la santé humaine et en mettant en œuvre des procédures plus rapides pour entamer des études sur site.
– les moyens techniques d’assistance aux politiques publiques : en créant un dispositif visant à mesurer les concentrations résiduelles sur les sites contaminés ayant bénéficié d’un traitement de dépollution pour obtenir un procès- verbal.
– la recherche : afin de pouvoir mettre en œuvre des études sanitaires poussées comme des études toxicologiques, des études d’exposition basées sur le mode de vie et des enquêtes épidémiologiques. L’objectif est également de lancer des programmes de recherche au niveau Européen pour avoir plus de partenaires internationaux.
– la formation : en garantissant la formation d’inspecteurs et d’évaluateurs de risques et acteurs du terrain.
Transfert de pollution et risques liés
Les sols contaminés peuvent présenter des risques environnementaux (Luo et al. 2012) et sanitaires (da Silva et al. 2014). Ils peuvent affecter la sécurité alimentaire (fertilité et productivité des sols) et la qualité de l’eau potable (Akhtar et Mannan 2020). Le transfert des polluants métalliques du sol vers d’autres compartiments de l’environnement (air et/ou eau) est possible. D’un point de vue écosystémique, les organismes atteints par la contamination peuvent en influencer d’autres en raison de leurs interactions (chaînes trophiques, associations symbiotiques) (Sunahara et al. 2002). Les polluants métalliques présentent aussi un risque pour la santé humaine en s’accumulant dans l’organisme et en causant des lésions rénales et des cancers, ils agissent également sur le système nerveux et le système endocrinien (Saha et al. 2017). Les principales voies d’exposition humaine aux métaux du sol sont l’ingestion de particules de sol, l’inhalation (poussières issues des sols) ou encore la voie cutanée (Panagos et al. 2013).
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Table des matières
Introduction générale
I. Le sol
I.1) Définition du sol
I.2) Phases du sol
I.2.1) La phase solide
I.2.1.1) La fraction minérale
I.2.1.2) La fraction organique
I.2.2) La phase liquide
I.2.3) La phase gazeuse
I.3) Composition de la croûte terrestre
II. Pollution environnementale et sols contaminés
II.1) Pollution environnementale métallique
II.2) Contamination des sols
II.2.1) Sites contaminés
II.2.2) Transfert de pollution et risques liés
III. Evaluation de la mobilité des métaux
III.1) Mobilité et biodisponibilité des ETM
III.2) Spéciation minéralogique des ETM
III.3) Facteurs conditionnant la mobilité des métaux
III.3.1) Le pH
III.3.2) Le potentiel d’oxydoréduction
III.3.3) La matière organique
III.3.4) Les oxydes métalliques
III.4) Méthodes d’étude de la spéciation minéralogique
III.4.1) Fractions du sol
III.4.2) Extractions simples
III.4.2.1) Agents complexants
III.4.2.2) Sels
III.4.2.3) Acides
III.4.3) Extractions séquentielles
IV. Description des métaux étudiés
IV.1) Le chrome
IV.2) Le plomb
IV.3) Le cadmium
IV.4) Le zinc
IV.5) Le nickel
IV.6) Le cuivre
IV.7) Le cobalt
V. Analyse des métaux dans les sols
V.1) Techniques d’analyses des métaux
V.2) Minéralisation totale des sols
V.3) Digestion assistée avec micro-ondes
VI. La remédiation des sols pollués
VI.1) Traitements in situ, ex situ et sur site
VI.2) Traitements chimiques et physiques
VI.2.1) Traitements chimiques
VI.2.2) Traitements physiques
VI.3) La bioremédiation
VI.3.1) Bioaugmentation et biostimulation
VI.3.2) Biosorption et bioaccumulation
VI.4) Etude des processus de bioremédiation des métaux
VI.4.1) Etude de bioremédiation en milieu liquide
VI.4.2) Etude de bioremédiation en milieu solide
VII. Les champignons en bioremédiation
VII.1) Particularités des champignons
VII.2) Mécanismes de séquestration des métaux par les champignons
VII.2.1) Séquestration extracellulaire des métaux par les champignons
VII.2.2) Séquestration intracellulaire des métaux par les champignons
VII.3) La mycoremédiation
VIII. Acides organiques et champignons
VIII.1) Sécrétions des acides par les champignons
VIII.2) Identification et dosage des acides organiques produits pas les champignons
VIIII. Conclusion
Conclusion générale
