Caractérisation de la matière organique dissoute issue de terres de friches…

Caractérisation de la matière organique dissoute issue de terres de friches industrielles contaminées par des hydrocarbures

O. Hanser, C. Lorgeoux, R. Michels, P. Faure.

UMR G2R 7566, CNRS, Université de Lorraine, 54500 Vandoeuvre-lès-Nancy

Résumé :

La cessation d’un grand nombre d’activités industrielles lourdes telles que l’extraction du charbon et son exploitation (notamment les cokeries et les aciéries) et l’abandon de certains sites d’exploitation des hydrocarbures pétroliers, survenus durant la deuxième moitié du XXème siècle, a entraîné l’apparition d’importantes surfaces contaminées laissées à l’état de friches.
Les sols de ces friches sont caractérisés par une pollution organique persistante héritée de sous-produits industriels (goudron de houille, charbon, pétroles et sous-produits associés). Même si ces produits hydrocarbonés sont fréquemment étudiés, notamment pour évaluer le degré de contamination des sols par le biais d’analyses chimiques (dosage de l’indice hydrocarbure, des 16 HAPs réglementaires), la fraction organique hydrosoluble associée reste encore peu abordée. Pourtant, la nature de cette fraction organique hydrosoluble complexe correspond (i) à la fraction la plus mobile, (ii) probablement la plus (bio)disponible (en lien étroit avec l’écotoxicité) et (iii) à un vecteur majeur de transfert d’autres contaminants associés (métaux). Il est donc essentiel d’améliorer nos connaissances sur la nature de cette MOD issue de contaminations par des hydrocarbures.
Bien que la littérature propose de nombreuses solutions analytiques complémentaires pour aborder les MOD d’origine naturelle récentes (rivières, lacs, etc.), il est nécessaire d’adapter celles-ci pour étudier la matière organique fossile, caractéristique des friches d’anciens sites industriels. Cette caractérisation implique :
(i) Une détermination de propriétés globales de la MOD : teneur, propriétés spectroscopiques comme la fluorescence EEM (Emission Excitation Matrix), qui donne une typologie générale des MOD étudiées, ou moléculaire telle que la chromatographie d’exclusion stérique, qui apporte des précisions sur la taille des molécules dissoutes ;
(ii) Une identification à l’échelle moléculaire des MOD, qui renseigne sur la nature des contaminants présents ainsi que sur leurs groupements fonctionnels, et donc sur les sites susceptibles d’interagir avec les autres contaminants (comme les métaux). Cette identification moléculaire se fait au moyen de l’association de chromatographes en phase gazeuse (GC) ou en phase liquide (HPLC) et d’outil de spectrométrie de masse (quadripôle, Q-ToF).
Ce travail de caractérisation a été réalisé sur des prélèvements d’eau de percolation provenant de dispositifs expérimentaux du GISFI (Groupement d’Intérêt Scientifique sur les Friches Industrielles). Deux terres d’anciennes cokeries ainsi qu’une terre contaminée par des sous-produits pétroliers ont été sélectionnées.
Les premiers résultats obtenus montrent que la teneur en MOD des eaux de percolation de ces trois terres étudiées est extrêmement forte (COD≈100mg/L), en rien comparable avec des concentrations d’eau de rivière (généralement de 2 à 5 mg/L). Ces MOD présentent des poids moléculaires relativement limités (Mw≈1200Da) et sont dominées par des composés polaires ou aromatiques dans le cas d’une pollution au charbon (cokeries).
En revanche, même si certains paramètres observés semblent similaires pour tous les échantillons, d’autres (comme la fluorescence EEM) permettent clairement de distinguer les eaux de percolation des terres issues d’anciennes cokeries des eaux de terres contaminées par des produits pétroliers.