Session 1 - Métaux et nanoparticules: interactions moléculaires Transport of metallic nanoparticles emitted by industrial wastes through porous media. Amandine ANDERSON, Marion BRAULT, Pierre HENNEBERT, Patricia MERDY Doctorante Master 2 IGR Directrice de thèse

Problématique

Cycle de vie Comportement-Interactions

QUELS RISQUES? Mise en dépôt de déchets Emission: Mobilité: Transport en milieu poreux Emission: Quantification - caractérisation Composition Chimique, Mesures de Tailles, Potentiel Zéta ICP-AES, Fluorescence 3D, TOC, MEB-EDX, DLS/NTA/SEM

5 déchets différents ① Résidu de bauxite ② Sédiments marins ③ Boues de station d’épuration ④ Déchets ménagers broyés ⑤ Mâchefers d’IUOM LARGE GAMME D’ECHANTILLONS

Evaluation du risque EMISSION Lixiviation en batch - Quantifications - Distribution en tailles Toxicité Vieillissement TRANSFERT Comportement en milieu poreux Modélisation Hydrodynamique Lixiviation en batch Percolation en colonnes Evaluation du risque

Analyses des nanoparticules par NTA Nanoparticle tracking analysis

TECHNIQUE ALTERNATIVE A LA DLS: NTA Gamme de tailles: 10-2000nm Concentration: 107 à 109 particules.ml-1 capture tracking analysis

KBT Dt = 3dh Le coefficient de diffusion est calculé à partir de l’enregistrement des mouvements browniens des particules

Comparaison DLS/NTA potentiel zéta Boues de STEP Mesure DLS Distribution en tailles En DLS: souvent apparition de pic fantôme vers 1400nm.

MAIS DLS : Plus sensible aux grosses particules (1nm – 6000nm) NTA : plus sensible aux petites particules (<10nm-2000nm) MAIS NTA est plus rapide et plus fiable pour les échantillons polydisperses, et hétérogènes. Il ne requiert pas d’indice de réfraction,

Résultats

STEP Al, Si, Fe, Mg, Ca Vieillissement La plupart des espèces métalliques sont liées à la matière organique mais certaines sont associées à des sels: MgCl2, CaCl2 Teneurs en Al augmentent Teneurs faibles mais constantes

Résidu de Bauxite Vieillissement Particules métalliques(riches en alumina-silicates et Cr ) sont associés à la matière organique (>20 µm) et des sels Al et Si passent de la phase dissoute vers la phase colloïdale au cours du temps. Cr présent dans phase colloïdale même après plusieurs mois

STEP 10 volumes morts 10 volumes morts Transport Cu, Fe: Ralentissement des espèces après passage en milieu poreux Corrélation de TOC avec Fe, Cu

STEP Transport Al et Cu Al et Cu NP Transfer TOC : sortie multimodale Al et Cu: transport facilité?

STEP Transport 100-300µm: majorité des particules transportées Le passage sur milieu poreux: diversification des tailles  meilleure stabilité, dispersion? Pas d’effet « perméation de gel »: pas de passage étalé en fonction des tailles Transport

Conclusions

Présence des NPs dans les lixiviats et percolats Al, Fe, Si, As, Co, Cr, Cu, Ni, Zn trouvées en teneurs totales significatives. Boues de STEP et déchets ménagers: Al, Fe, Si en test transport et Co, Ni en test de vieillissement sous forme colloïdale Effet de vieillissement: Al et Si colloïdaux augmentent avec le temps. As, Cr et Co colloïdales en constantes concentrations après plusieurs mois. Transport: facilitation de transport après passage en milieu poreux pour Al et Cu  modélisation Potentiel zéta – Distribution en tailles Phénomène d’agrégation et stabilité des colloïdes: bas potentiel zéta obtenu en moyenne Les petites particules montrent des potentiels zéta très contrastés alors que les plus grosses oscillent autour de zéro. Après passage en milieu poreux, les plus petites particules semblent passer en premier lieu. Pour le MIOM, tout est retenu sur le sable.