Impacts des eaux pluviales urbaines sur les eaux souterraines dans les pays en développement –mécanismes de transfert des métaux lourds à travers un sol modèle de port‐au‐prince, haïti.

Abstract

Direct infiltration of urban stormwater towards superficial formations in developing countries constitutes a contamination risk for both those formations and/or subjacent groundwater. This thesis was focused a round this environ mental issue in which we have studied the three heavy metals (Pb, Cu and Cd) reactivity du ring their transfer related to urban stormwater infiltration in the alluvial formations of the Cul-de-sac Plain in Port-au-Prince. A "model soil " from the area study, with grain size s 2 mm considered as the most reactive, have been used and subjected to metal ions solutions according two different experimental conditions : static (batch) and dynamic (column) experiments. Results from these experimental deviees highlighted the retention or release mechanisms of these metal ions in the pedological medium of Port-au-Prince. Results from batch studies have showed that the competition between two or several cations for the sa me active sites in soils can inhibit the ir sorption individually. Results from columns proved the reactive character of the soil sample for the three metal ions, where approximately 99, 94 and 92% respectively for Cd, Pb and Cu have been retained on the soil. The study of the interactions between metals and the soil sample using PHREEQC code have showed that metals precipitation in a carbonated (cerrusite and otavite) and hydroxides forms and the ion exchange reactions are strongly contributed to this retention. However, these metals can be released or remobilized in the soil related to an abrupt change of the acido-basic conditions of the porous media, then representing a pollution risk for groundwater.L’infiltration directe des eaux pluviales urbaines dans les formations superficielles des pays en développement constitue un risque de contamination à la fois pour ces formations et/ou pour les eaux souterraines sous-jacentes. Cette thèse s’est focalisée sur cette problématique environnementale dans laquelle nous avons étudié le transfert réactif de trois métaux lourds (Pb, Cu et Cd) dans une formation géologique représentative : alluvions fluviatiles de la plaine du Cul-de-sac à Port-au-Prince (Haïti). Un « sol modèle » provenant du site d’étude, fraction granulométrique ≤ 2 mm considérée comme la plus réactive, a été utilisé et soumis à des solutions chargées en ions métalliques suivant deux conditions expérimentales distinctes : essais en conditions statiques (batch) et en conditions dynamiques (colonne). Les résultats obtenus à partir de ces dispositifs expérimentaux ont mis en évidence les mécanismes de rétention ou de relargage des ions métalliques dans les formations géologiques de Port-au-Prince. Les résultats en batch ont montré que la compétition entre deux ou plusieurs cations pour les mêmes sites actifs du sol peut inhiber leur sorption individuellement. Les résultats en colonne ont prouvé le caractère réactif du sol vis-à-vis des trois métaux, dont environ 99, 94 et 92 % respectivement de cadmium, de plomb et de cuivre ont été retenus dans la matrice solide. L’étude des interactions entre les métaux et l’échantillon de sol à l’aide du code PHREEQC ont montré qu’une partie des métaux a été précipitée sous la forme de carbonates (cérusite et otavite) et d’hydroxydes, et que le comportement physico-chimique des trois métaux dans le sol a été également influencé par l’échange ionique. Toutefois, les métaux retenus sont susceptibles d’être relargués et remobilisés sous l’effet d’un changement brusque des conditions acido-basiques du milieu poreux, représentant ainsi un risque de pollution pour les eaux souterraines