Conséquences de la mobilité des métaux (As, Cd, Cu, Pb, Sb et Zn) émis par d’anciens sites miniers sur la qualité des sédiments : Importance des apports anthropiques par rapport au fond géochimique naturel

Discipline

Sciences pour l'environnement

Classification

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

Sédiments, Haldes, Éléments métalliques, Phases porteuses, Tests de toxicité

Mots-clés

Mines (sites d'extraction),

Environnement -- Recherche - Effets des sédiments,

Résidus (minéralurgie)

Ce travail de thèse s’est intéressé à deux des plus importants districts plombo-argentifères du Massif central : Pontgibaud et Auzelles exploités jusqu’à la fin du 19ème siècle. Les objectifs ont été d’identifier les sources de plusieurs éléments métalliques (EM) (Ag, As, Cd, Cu, Pb, Sb, Zn), d’apporter des éléments de réponse quant à leur origine (géogénique vs anthropique), d'étudier leur transport, leur distribution et leur impact sur l'environnement. Pour ce faire la détermination de la spéciation solide des EM (compositions chimique et minéralogique des sédiments de surface) a permis d’identifier les phases porteuses. Ces phases sont d’origine détritique mais aussi authigènique et les EM sont principalement liés aux sulfates et oxydes de Fe et/ou Mn quel que soit le district, et aux carbonates pour celui d’Auzelles. La détermination des bruits de fond géochimique de ces districts montre que les sédiments en dehors des environnements miniers immédiats ont des compositions chimiques en EM dans la moyenne nationale. Les facteurs d’enrichissement calculés pour les sédiments à proximité des haldes montrent des enrichissements extrêmement élevés pour certains EM comme Pb. Les indices Igeo et QSm montrent aussi un degré de contamination souvent extrême nécessitant une étude plus poussée de la stabilité des phases porteuses. Pour cela l’étude de la mobilité des éléments d’intérêt et de leur cinétiques de relargage (extractions chimiques, essais de conformité et essais de lixiviation en réacteurs fermés) ont montré notamment que Cd, Pb, Sb et Zn étaient les éléments les plus labiles. De plus la biodisponibilité et le stress toxicologique que les EM relargués peuvent représenter sur le biota ont été testés pour deux organismes benthiques cibles, Daphnia magna et Pseudokircheneriella subcapitata. Le contact de ces organismes avec des éluats des sédiments de surface pendant 24h a montré l’inhibition de croissance des algues et l’immobilisation des daphnies indiquant une action rapide de certains EM (Cd, Pb et Zn) et pouvant impacter la macrofaune benthique.