Transport du cuivre à travers un sol

Abstract

Le transport du cuivre à travers un sol a été étudié en batch dans le but de pouvoir évaluer les risques de pollution des sols et nappes phréatiques. L’analyse du cuivre a été faite par spectroscopie d’absorption atomique. Afin de mieux appréhender les mécanismes et paramètres mis en jeu, une étude préliminaire a été nécessaire sur les deux horizons supérieurs du sol; elle a permis la caractérisation du sol non pollué (nature, texture, composition) sur lequel les expérimentations de simulation de pollution par dopage ont été réalisées. Il s’agit d’un sol limono-argileux alcalin (pH > 8), de bonne porosité (> 50%), contenant plus de 4% de calcaire et 2,59% de matière organique ; sa capacité d’échange cationique est moyenne et varie de 14 à 20 méq. 100 g-1 de sol. La seconde partie de cette étude a permis de déterminer la localisation et la répartition du cuivre dans les différentes phases solides du sol, grâce à une extraction séquentielle. Ensuite, l’étude des cinétiques d’adsorption a montré que l’équilibre est rapidement atteint (moins de 2 h) et qu’elles sont de pseudo-ordre 2. Les isothermes d’adsorption sont du type L et montrent une rétention significative du cuivre sur le sol. Enfin, l’étude de l’influence de la température, du pH, du rapport S/L, de la masse de sol et de la forme chimique du métal sur le comportement du cuivre dans le sol a montré que les constituants du sol et ses paramètres physico-chimiques jouent un rôle important dans les mécanismes de rétention du cuivre sur le sol. C’est ainsi que notre étude a pour but: 1/ De caractériser, dans une première étape, le sol objet de notre étude, afin de déterminer sa nature, sa texture, sa composition par: - une caractérisation physique (granulométrie, perméabilité, masse volumique, porosité, humidité). - une caractérisation chimique (pH, conductivité électrique, matière organique, capacité d’échange cationique, bases échangeables, carbonates). - une étude minéralogique permettant de connaître le type d’argile contenu dans le sol. - une analyse chimique qui permet de connaître les différents pourcentages des silicates et autres oxydes présents dans le sol. - une analyse des métaux présents initialement dans le sol. Nous avons par ailleurs déterminé les paramètres caractéristiques tels que le pH, température, temps de contact, etc… dont dépendent les phénomènes de transfert et de rétention (sorption, désorption ….) du cuivre qui nous ont permis: 2/ De déterminer la répartition du cuivre à travers le sol par une extraction séquentielle et une spéciation, qui permet d’extraire de manière plus ou moins sélective les différentes fractions solides du sol participant à la rétention du cuivre, et ce, par l’utilisation d’une séquence de réactifs d’agressivité chimique croissante; 3/ D’étudier le phénomène d’adsorption du cuivre sur le sol, par des expérimentations en batch, et de déterminer l’influence des paramètres régissant le comportement du cuivre dans le sol, pour pouvoir utiliser des modèles mathématiques, afin de prévoir les risques de pollution des sols et des nappes phréatiques par ce dernier. En effet, l’adsorption est le phénomène le plus important, avec la précipitation, dans ce cas. Mais, dans notre étude nous avons travaillé à des pH où le risque de précipitation est limité.