Evolution de la spéciation du plomb et du cadmium dans les sols

PARIS- AgroParisTech. Engref (751152303) / SudocSudocFranceF

Lixiviation des contaminants métalliques (Pb, Zn) depuis des résidus miniers: nouvelles perspectives en modélisation géochimique

International audienceL’ajout d’amendements organiques et/ou inorganiques est souvent préconisé afin de stabiliser les résidus miniers et d’atténuer la lixiviation des contaminants. Dans une récente expérience de percolation en microcosmes (Thouin et al., 2019), une boue minière riche en oxy-hydroxydes de fer, appelée « ochre », associée ou non à du fumier pourrait réduire considérablement le transfert des polluants métalliques, notamment Pb. Néanmoins, les processus biogéochimiques impliqués restent inconnus, rendant difficile l’optimisation de la remédiation des sites miniers. Un modèle réactif a donc été développé pour simuler l'impact des amendements sur la lixiviation des polluants métalliques, en prenant en compte les processus biogéochimiques suivants: réactions cinétiques de dissolution/précipitation, réactions de sorption, interactions eau-gaz et réactions redox d'origine microbienne. Les simulations ont montré que la réactivité du Pb suivait des schémas dynamiques liés aux étapes d'arrosage. La baisse de la concentration de Pb dans les lixiviats suite à l’ajout d’amendements a été reproduite avec précision. Dans les résidus non traités, la réactivité du Pb est notamment contrôlée par la dissolution des phases porteuses de Pb. Dans les résidus amendés, ce schéma s'est renforcé car les oxydes de fer apportés par l'ochre avaient maintenu une faible concentration de Pb dans la solution porale en adsorbant le Pb libéré. Les réactions de sorption ont été accrues par la hausse du pH via la dissolution de calcite présente dans l'ochre. Cette réaction a été partiellement contrebalancée dans les résidus amendés avec du fumier, car la matière organique a fourni suffisamment d'énergie pour alimenter la respiration microbienne, libérant des protons et favorisant la désorption du Pb. Ce modèle réactif donne une meilleure compréhension des effets des amendements inorganiques et organiques, permettant d’optimiser la réhabilitation des sites miniers en limitant le transfert de contaminants

Leaching of trace metals (Pb, Zn) from contaminated tailings: New insight from a modelling approach

International audienc

Leaching of trace metals (Pb) from contaminated tailings amended with iron oxides and manure: New insight from a modelling approach

International audienceReclamation measurements are commonly applied to mitigate the leaching of metal pollutants in order to reduce the risk for humans and the environment. The stabilization of mine tailings can be performed by amending with organic or inorganic materials. In a recent laboratory microcosm experiment (Thouin et al., 2019), the addition of a mining slurry called ochre and manure, either alone or in combination, drastically reduced the leaching of several metal pollutants, notably Pb. Nevertheless, the biogeochemical processes involved in the immobilization of metal pollutants remain unknown, preventing the management of this remediation technique from being optimized and its extension to other sites. To fill this gap, a multicomponent mixing model was developed to simulate and forecast the impact of amendments on the leaching of metal pollutants. This model accounts for the following biogeochemical processes: kinetically-controlled dissolution/precipitation reactions, sorption reactions (i.e. surface complexation reactions), water-gas interactions and microbial respiration with an explicit microbial growth. For all treatments, simulations revealed that Pb reactivity followed dynamic patterns driven by watering steps. The decrease in Pb concentration in the leachates of amended tailings compared to untreated tailings was also accurately reproduced. In untreated tailings, Pb reactivity is mainly controlled by the dissolution of Pb-bearing mineral phases. These reactions were maintained in thermodynamic disequilibrium due to the renewal of pore solution at each watering step. In amended tailings, this pattern was strengthened as the iron oxides contributed by ochre maintained a low Pb concentration in pore solution by sorbing released Pb. Sorption reactions were enhanced by the increase in pH induced by the dissolution of calcium carbonate initially present in ochre. The latter reaction was partially counterbalanced in tailings amended with manure as organic matter provided sufficient energy to fuel microbial aerobic respiration, leading to the release of protons. Pb desorption was promoted by this pH drop. The magnitude of these reactions was not strictly proportional to the amount of manure added. For 0.15% by weight, aerobic respiration did not occur whereas its yield was similar for 1% and 2%. By providing a better understanding of the effect of amendment, this multicomponent mixing model is a powerful tool to optimize the reclamation of tailings, in order to limit contaminant transfer to the environment

Lixiviation des contaminants métalliques (Pb, Zn) depuis des résidus miniers: nouvelles perspectives en modélisation géochimique

International audienceL’ajout d’amendements organiques et/ou inorganiques est souvent préconisé afin de stabiliser les résidus miniers et d’atténuer la lixiviation des contaminants. Dans une récente expérience de percolation en microcosmes (Thouin et al., 2019), une boue minière riche en oxy-hydroxydes de fer, appelée « ochre », associée ou non à du fumier pourrait réduire considérablement le transfert des polluants métalliques, notamment Pb. Néanmoins, les processus biogéochimiques impliqués restent inconnus, rendant difficile l’optimisation de la remédiation des sites miniers. Un modèle réactif a donc été développé pour simuler l'impact des amendements sur la lixiviation des polluants métalliques, en prenant en compte les processus biogéochimiques suivants: réactions cinétiques de dissolution/précipitation, réactions de sorption, interactions eau-gaz et réactions redox d'origine microbienne. Les simulations ont montré que la réactivité du Pb suivait des schémas dynamiques liés aux étapes d'arrosage. La baisse de la concentration de Pb dans les lixiviats suite à l’ajout d’amendements a été reproduite avec précision. Dans les résidus non traités, la réactivité du Pb est notamment contrôlée par la dissolution des phases porteuses de Pb. Dans les résidus amendés, ce schéma s'est renforcé car les oxydes de fer apportés par l'ochre avaient maintenu une faible concentration de Pb dans la solution porale en adsorbant le Pb libéré. Les réactions de sorption ont été accrues par la hausse du pH via la dissolution de calcite présente dans l'ochre. Cette réaction a été partiellement contrebalancée dans les résidus amendés avec du fumier, car la matière organique a fourni suffisamment d'énergie pour alimenter la respiration microbienne, libérant des protons et favorisant la désorption du Pb. Ce modèle réactif donne une meilleure compréhension des effets des amendements inorganiques et organiques, permettant d’optimiser la réhabilitation des sites miniers en limitant le transfert de contaminants

Zinc and cadmium mobility in a 5-year-old dredged sediment deposit: experiments and modelling

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Influence de l’évolution des sols du site de l’Union sur les phénomènes de mobilisation des polluants

Influence de l’évolution des sols du site de l’Union sur les phénomènes de mobilisation des polluants. Gestion et requalification durable des sites et sols pollués : Expériences du Nord–Pas de Calai

Metal availability in a highly contaminated, dredged-sediment disposal site: Field measurements and geochemical modeling

International audienceTwo complementary approaches were used to characterize arsenic and metal mobilizations from a dredged-sediment disposal site: a detailed field study combined with hydrogeochemical modeling. Contaminants in sediments were found to be mainly present as sulfides subject to oxidation. Secondary phases (carbonates, sulfates, (hydr)oxides) were also observed. Oxidative processes occurred at different rates depending on physicochemical conditions and contaminant contents in the sediment. Two distinct areas were identified on the site, each corresponding to a specific contaminant mobility behavior. In a reducing area, Fe and As were highly soluble and illustrated anoxic behavior. In well-oxygenated material, groundwater was highly contaminated in Zn, Cd and Pb. A third zone in which sediments and groundwater were less contaminated was also characterized. This study enabled us to prioritize remediation work, which should aim to limit infiltration and long-term environmental impact