Couplage d’outils analytiques pour l’étude des géo-matériaux - application à l'étude de la distribution de polluants métalliques dans des sédiments
Résumé
Les géo-matériaux rassemblent l’ensemble des solides issus du sol et du sous-sol, au sens large, c’est-à-dire les solides d’origine géologiques à proprement parler (roches, sols…), mais également les matériaux issus de l'excavation du sol et du sous-sol, ainsi que les matériaux d’origine anthropiques ou les solides résultant d’actions anthropiques présents dans le sol et le sous-sol.
Parmi les géomatériaux, les sédiments représentent une part importante des constituants du sol et du sous-sol. Ils sont formés par le dépôt, continental ou marin, de particules provenant de l’altération ou de la désagrégation des roches préexistantes et qui sont transportés par les fleuves, les glaciers ou les vents, mais également d’organismes biologiques. Un sédiment se caractérise par la nature minéralogique de ses constituants, leur taille, leur état de surface et leur éventuelle cimentation, informations qui peuvent renseigner sur le mode de mise en place du sédiment et son évolution postérieurement au dépôt. Stockant des substances chimiques, les sédiments sont indicateurs de la pollution du milieu.
Ainsi, certains métaux tels que le plomb, cuivre et le zinc sont régulièrement en excès voire en quantité toxique dans les masses d’eau françaises et posent le problème de l’état chimique ou écologique de ces dernières. Le comportement des éléments dans les sédiments et les sols n’est pas toujours maîtrisé et reste une donnée indispensable et préalable à une remédiation. Ce comportement dans la phase solide varie selon les origines naturelles ou anthropiques et la minéralogie de la fraction sédimentaire. Il s’agit d’une donnée mal connue car difficile à caractériser. En particulier, la remise en suspension potentielle des métaux et leur remobilisation sous forme dissoute dans le milieu environnant est conditionnée par leur spéciation (formes chimiques de l’élément). De cette connaissance dépend notamment le développement et la mise en place de méthodes préventives ou de restauration de la qualité des eaux et sédiments. Pour lever ce verrou, des caractérisations minéralogiques des sédiments couplées à des analyses chimiques sont nécessaires pour identifier les minéraux porteurs de métaux lourds et mettre en évidence le risque potentiel de mobilisation de ces éléments. Parmi les méthodes utilisées, on peut citer les techniques de chimie extractives, les microscopies optiques et électroniques, les techniques de microanalyse élémentaire, la spectroscopie Raman ou encore la diffractométrie des rayons X.
Cette présentation montrera l’importance du couplage de techniques pour la caractérisation des géo-matériaux, et notamment l’application de la combinaison de ces différentes techniques pour déterminer la distribution géochimique de métaux dans les sédiments.