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Effets physico-chimiques de l'immersion accidentelle de charbon / Cathy Jaffrennou

Effets physico-chimiques de l'immersion accidentelle de charbon / Cathy Jaffrennou

 

Thèse coencadrée avec l’Université de Bretagne Occidentale. Directeur de thèse : Philippe GIAMARCHI de l'UBO

Jury : Gaëtane LESPES, Michel WARTEL, Philippe GIAMARCHI, René OLIER, Stéphane LE FLOCH, Jordan TESSE, Alain LE BIHAN

 

Résumé : Ce mémoire présente l’étude des effets physico-chimiques de l’immersion accidentelle d’une cargaison de charbon. Le charbon est une roche sédimentaire riche en matière organique (> 50 % en masse). La phase organique contient des substances humiques, des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) et des composés soufrés. La phase inorganique contient des éléments majoritaires (> 0,5 % en masse : Al, Ca, Fe, Si. . . ), minoritaires (0,02 - 0,5 % Mg, Na. . . ) et traces (< 0,02 % Cd, Zn, Cr, Cu, Mn. . . ), ces derniers pouvant être des métaux lourds. La composition de certains charbons a tout d’abord été précisément étudiée. Les teneurs en HAP ont été déterminées à l’aide de plusieurs méthodes d’extraction : elles sont de l’ordre du mg kg-1 pour les seize HAP les plus toxiques. La phase inorganique a été analysée par extraction séquentielle : en dehors du manganèse, présent dans le gypse, les métaux étudiés (Al, Cr, Cu, Fe, Ni, Pb et Zn) sont présents dans des minéraux insolubles tels que la kaolinite.

Après mélange avec l’eau de mer, des analyses par fluorescence par excitation par une lampe xénon et par LASER ainsi que par chromatographie en phase gazeuse et spectrométrie de masse ont permis d’identifier les composés organiques dissous dans l’eau de mer à partir du charbon : il s’agit d’acides humiques et fulviques. Aucun HAP ou composé soufré n’a été détecté. La concentration en équivalent acides humiques augmente en fonction de la masse de charbon et de l’intensité et de la durée d’agitation et diminue quand la granulométrie augmente. Les composés inorganiques dissous ont été analysés par spectroscopie d’absorption atomique à atomisation électrothermique: en raison de leur spéciation sous forme de minéraux peu solubles, l’essentiel des éléments analysés ne sont pas dissous, en dehors du manganèse, provenant de sulfate. La concentration en Mn augmente pour une masse de charbon plus importante et une agitation plus intense et plus longue et diminue quand la granulométrie augmente. Elle dépasse, en milieu fermé, la limite environnementale de 1,5 μg L-1.

Enfin, différentes expérimentations ont été effectuées en milieu ouvert : elles mettent en évidence l’élimination des fines particules en suspension entravant la photosynthèse ainsi que la dilution des acides humiques et du Mn sous l’effet du renouvellement de l’eau de mer. L’étalement d’un tas de charbon sous l’effet d’un courant a également été étudié, et il apparaît que les particules de charbon les plus petites se déplacent plus rapidement : elles peuvent être dispersées sur une distance de 1 km en une dizaine d’heures. Au total, l’impact environnemental d’une immersion accidentelle de charbon reste limité.

 

Référence bibliographique : www.cedre.fr/pmb/opac_css/index.php?lvl=notice_display&id=3886

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05/03/2015 10:34