Par Clémentine DRAPEAU
Les sédiments urbains et résidus miniers sont deux sources de pollution potentielle pour l’environnement et plus particulièrement les eaux de surface ou les eaux souterraines. L’altération chimique de ces matrices solides par contact avec une source d’acidité ou d’alcalinité via l’air ou l’eau, est susceptible de se traduire par une dissolution des phases minérales et organiques et d’induire une mobilisation des éléments majeurs et traces. Ces mécanismes sont encore mal décrits et modélisés pour ce type de matrices très complexes. Cette thèse étudie donc le potentiel de mobilisation des éléments majeurs et traces métalliques de diverses matrices complexes contaminées, dont un sédiment urbain de bassin d’infiltration et deux déchets miniers carbonaté et non carbonaté (pour l’étude du drainage minier acide et neutre contaminé). En supplément, des matrices minérales pures ont été utilisées pour simuler en laboratoire des assemblages de phases et identifier les mécanismes croisés impliqués dans le drainage minier acide et neutre contaminé. Toutes ces matrices ont été soumises à des tests de capacité de neutralisation acido-basique (mise en contact avec une source de protons ou d’alcalinité), avec le suivi du pH (pouvoir tampon), de la conductivité et du relargage élémentaire (majeurs et éléments traces métalliques). Les données expérimentales ont été modélisées avec le modèle de spéciation géochimique PHREEQC. La combinaison des volets expérimentation et modélisation a très rarement été développée sur des matrices solides aussi complexes. Cette combinaison a permis l’identification (i) des réactions de dissolution des phases constitutives des matrices polluées avec les réactions de sorption impliquées dans la mobilisation de leurs éléments majeurs et polluants, (ii) de la spéciation des éléments majeurs et traces dans ces matrices et dans les solutions en équilibre avec les phases solides. Ce travail de thèse permet donc d’aboutir à une méthodologie robuste, précise et réplicable permettant une caractérisation fine de la spéciation en phase liquide et solide des polluants métalliques dans les matrices contaminées. Cette méthodologie constitue une base cruciale pour comprendre et prédire l'évolution des matières solides contaminées (sédiments urbains et déchets miniers) en fonction de différents modes de gestion : dépollution, valorisation et recyclage.