Archéologie Industrielle : Relations entre la cartographie de la pollution métallique des sols de la friche industrielle de Rassuen et les anciennes activités.

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1 Archéologie Industrielle : Relations entre la cartographie de la pollution métallique des sols de la friche industrielle de Rassuen et les anciennes activités industrielles et artisanales sur ce site Le 13 Mai 2015 Félicia Bandou Dandara Juka Kokay Mariano Amel Smail Massinissa Belhadji Lucia Rosa Da Silva

2 Plan I-Introduction II-Matériel et méthodes III-Résultats et analyses IV-Discussion V-Conclusion

3 I-Introduction 1-Généralités sur les métaux
Les métaux et métalloides sont présents naturellement dans le sol à des teneurs faibles et sont relativement peu mobiles. L’activité humaine renforce ces teneurs (retombées atmosphériques, apport des déchets, amendements agricoles) L’accumulation des métaux lourds a des effets sur la santé des êtres humains et des animaux

4 Objectifs Mettre en lien les anciennes activités industrielles sur le site de Rassuen avec les actuelles contaminations métalliques du sol grâce aux différentes techniques. Etudier une éventuelle relation entre les teneurs en métaux dans les végétaux et dans les sols du site.

5 I-Introduction 1- Localisation:
Site de 17 ha situé au Sud de la commune d'Istres Entre l'Etang de Berre à l'Est, et la plaine de la Crau à l'Ouest

6 I-Introduction 3- Historique du site: Création de l’usine : 1800
Diversification de la production : 1895 Production d’engrais : 1928 Fermeture : 1988 Réhabilitation du site : 1999

7 I-Introduction 4- Produits issus de l’activité industrielle:
Acide sulfurique à partir du grillage de pyrites Sel, en provenance du Salin de Rassuen Engrais phosphatés et azotés Acide chlorhydrique

8 II-Matériels et Méthodes
1-Zones de prélèvements: S5 : extérieur de l’usine

9 II-Matériels et Méthodes
2 -Techniques de prélèvements: Prélèvement de feuilles de figuiers et d’herbacées graminées Prélèvements de sol, jusqu’à 30 cm de profondeur. Outils : Tarière (prélèvements) Pioche (fosse pédologique)

10 II-Matériels et Méthodes
3-Préparation des échantillons: Séchage : pendant 1h30 Biais : temps de séchage Acide nitrique 70% pour l’extraction pseudo-totale EDTA5 : quantité labile mais pas d’EDTA pour les végétaux parce que les métaux présents dans les végétaux sont forcement mobile CaCl2 : fraction échangeable Pesée : 1g

11 II-Matériels et Méthodes
4-Techniques d’analyses utilisées: A. ICP-AES – Inductively Coupled Plasma – Atomic Emission Spectrometry Technique d’analyse par spéctrometire d’émission atomique Source : plasma But : faire passer toutes les molécules sous forme élémentaire Technique multi-élémentaire L’échantillon doit être sous forme liquide

12 II-Matériels et Méthodes
4-Techniques d’analyses utilisées: B. Fluorescence X Technique d’analyse quantitative et qualitative non-destructive Analyse élémentaire Basée sur les rayonnements caractéristiques Avantage : Utilisation directe sur le terrain - pistolets à fluorescence X facilement transportable lors des études sur le terrain. Utilisation dans la phase solide Accés aux teneurs totales des métaux

13 III-Résultats Cartographie horizontale de la contamination métallique
Références utilisées : Teneurs totales médianes (en ppm) en métaux traces de sols français mesurées lors du programme ASPITET (Apports d’une Stratification Pédologique pour l’Interpretation des Teneurs en Eléments Traces), mené par l’INRA entre 1994 et 1997. Elément (ppm) As Cd Cr Cu Ni Pb Zn (1) * 0,13 64,8 12,4 29,7 31,2 72 (2) 0,22 52,5 15,0 24,5 30,4 68 (3) 0,1 100 50 75 10 80 (4) 2 150 300 (5) 55 Elements traces métalliques choisis : le plus toxiques et basés sur l’historique du site (1) 580 échantillons issus de zones rurales non notoirement contaimées (2) 516 horizons de surface labourés (3) Abondance moyenne de l’élement dans la croûte terrestre (4) Norme AFNOR NF U – qualité des sols pour l’épandage des boues (5) Guideline values for Soil Remediation Strategies, Departament of Housing Environment

14 Arsenic (ppm) S2C S2A S2B S10 S9 S3 S17 S20 S21 S22 S4A S4B S23 S5 S19
S2C Norme 55 S2A 5x 275 S10 S2B 10x 550 S9 S3 20x 1100 S17 40x +2200 S20 S21 S22 S4A S23 S4B S5 S19 S7 S6

15 III-Résultats Profils verticaux des sols
Point 23 : couche de déchets/mélange sol déchets en surface? 20,22 : déchets Difference de concentration entre les points est très élévée

16 Plomb (ppm) S2C S2A S2B S10 S9 S20 S3 S17 S21 S22 S4A S23 S4B S5 S19
+4000 100 500 1000 2000 Norme S2C 5x S2A 10x S10 S2B S9 S20 20x S3 S17 40x S21 S22 S4A S23 S4B Pb : roche phosphate production engrais S5 S19 S7 S6

17 III-Résultats Profils verticaux des sols
Dépôts de déchets avec des concentrations différentes? 23 – relation avec l’arsenic

18 Cuivre (ppm) S2C S2A S10 S2B S9 S3 S20 S17 S21 S22 S4A S23 S23 S4B S5
+4000 100 500 1000 2000 Norme S2C 5x S2A 10x S10 S2B S9 20x S3 S20 S17 40x S21 S22 S4A S23 S23 S4B S23 et S4 -> même idée que pour le As et Pb, déchets en surface S21,S22... Déchets en couches S5 S19 S7 S6

19 III-Résultats Profils verticaux des sols
23 – on n’a que 3 points, mais similaire aux autres élements Cu – roche phosphate et pyrite 20 – migration de polluants en profondeur?

20 Cadmium (ppm) S2C S2A S2B S10 S9 S20 S3 S17 S21 S22 S4A S23 S4B S5 S19
+80 2 10 20 40 Norme S2C 5x S2A 10x S10 S2B S9 S20 20x S3 S17 40x S21 S22 S4A S23 S4B S5 S19 S7 S6

21 III-Résultats Profils verticaux des sols S23 – dépôts en surface

22 Chrome (ppm) S2C S2A S2B S10 S9 S20 S3 S17 S21 S22 S4A S23 S4B S5 S19
+6000 150 750 1500 3000 Norme S2C 5x S2A 10x S10 S2B S9 S20 20x S3 S17 40x S21 S22 S4A S23 S4B S5 S19 S7 S6

23 Zinc (ppm) S2C S2A S10 S2B S9 S3 S20 S17 S21 S22 S4A S23 S23 S4B S5
+12000 300 1500 3000 6000 Norme S2C 5x S2A 10x S10 S2B S9 20x S3 S20 S17 40x S21 S22 S4A S23 S23 S4B Zinc – mobilité, capté par les plantes. S5 S19 S7 S6

24 III-Résultats Profils verticaux des sols

25 Mercure (ppm) S2C S2A S2B S10 S9 S20 S3 S17 S21 S22 S4A S23 S4B S5 S19
+40 1 5 10 20 Norme S2C 5x S2A 10x S10 S2B S9 S20 20x S3 S17 40x S21 S22 S4A S23 S4B S10 – Hg en profondeur (32) S5 S19 S7 S6

26 III-Résultats

27 Nickel (ppm) S2C S2A S2B S10 S9 S20 S3 S17 S21 S22 S4A S23 S4B S5 S19
+2000 50 250 500 1000 Norme S2C 5x S2A 10x S10 S2B S9 20x S3 S20 S17 40x S21 S22 S4A S23 S4B S5 S19 S7 S6

28 III-Résultats Analysé par la fluoX

29 III-Résultats Corrélation horizontale entre les différents métaux dans le site

30 III-Résultats Corrélation verticale entre les différents métaux dans le site (point 23)

31 III-Résultats Corrélation verticale entre les différents métaux dans le site (point 22)

32 III-Résultats Corrélation verticale entre les différents métaux dans le site (point 20)

33 III-Résultats Biodisponibilité des métaux

34 III-Résultats Pas de correlation entre les concentrations dans les sols des métaux et celles dans les végétaux

35 IV-Discussion Lien entre la pollution métallique des sols et les anciennes activités industrielles de Rassuen

36 IV-Discussion 1-Fabrication des engrais phosphatés:
Impuretés dans la roche phosphate utilisée comme matière première Cd, Cu, Cr, Ni, Zn, Pb

37 IV-Discussion Déposition locale de la poussière émise autour des industries des engrais phosphatés (NAFEH KASSIR, 2012)

38 IV-Discussion 2-Production de l’acide sulfurique: Grillage des pyrites
Incorporation de l’arsenic dans la structure des pyrites, ainsi que de Ni, Co, Cu et Zn. 4𝐹𝑒 𝑆 𝑂 𝑇=1000°𝐶 2𝐹𝑒 𝑂 3 +8𝑆 𝑂 2 𝑆 𝑂 𝐻 2 𝑂+𝑂 𝐻 2 𝑆 𝑂 4

39 Hypothèses Zones de stockage des déchets de production
Zones de stockage des matières primaires (pyrite, roches phosphatés) Dispersion atmosphérique Lessivage Absorption des polluants par les plantes Dépôt d’hydrocarbures un dépôt pour les combustibles – Pb, Cd Hydrocarbures : machines, combustibles pour les voitures

40 Réhabilitation du site:
Deux opérations principales menées: 1999 : Recyclage en sidérurgie de m3 de pyrites 1999 : Confinement sur place de 6000 m3 de terres avec une concentration résiduelle en arsenic dans un aménagement dédié

41 Limites Echantillonage réduit et pas systématique
Fortes variabilités horizontales et verticales Acide nitrique à la place de HF (sous estimation des concentrations de polluants) Biais liés à la manipulation(prélèvements, préparation de l’échantillon, analyse) Prélèvements pas assez en profondeur pour les profils verticaux

42 V-Conclusion Hétérogénéité horizontale et verticale de la pollution métallique dans le site. Dépollution partiel du site Solutions: proposer de nouveaux procédés de décontamination qui seraient peu couteuse Depollution: surface importante, cher

43 Sources Rapport BRGM Dutch Target and Intervention Values, 2000
Les métaux lourds dans les engrais phosphatés et les sulfates rejetés par les industries des fertilisants: Recherche sur leur transfert et leur mobilité dans les sols libanais. Lina NAFEH KASSIR, 2012. Inventaire historique de sites industriels et activités de service – BASIAS Teneurs totales en « métaux lourds » dans les sols français - résultats généraux du programme ASPITET. BAIZE, Denis

44 Merci pour votre attention !