Mobilité des métaux dans les environnements de surface (MobiMet)

AAP Recherche Région Nouvelle Aquitaine (2020-2023) : MobiMet «Mobilité des Métaux dans les environnements de surface : vers un outil prédictif pour l’aide à la gestion des sols contaminés et la préservation de la ressource en eau». Co-financement Région pour thèse de doctorat, co-financement Ministère par l’intermédiaire de l’Institut GEIST (Université de Limoges). Porteur : Dr. V. ROBIN (E2Lim, Université de Limoges).

Le but de cette étude est de proposer de nouveaux inputs pour la modélisation de la mobilité d’éléments métalliques dans les environnements de surface (sols, sédiments), et ainsi de mieux prédire l’évolution de la réactivité de sols contaminés vis à vis des eaux de surface. La compréhension des mécanismes élémentaires permettra d’aller jusqu’à la modélisation (codes géochimiques) des échanges entre les phases minérales et l’eau dans le but de réaliser des prédictions à long terme et de guider les gestionnaires et industriels dans le cadre de réhabilitations de sites et de politiques de gestions des ressources naturelles. Les problématiques autour de la «zone critique», à l’interface entre l’eau et le sol/les sédiments et applications liées sont effectivement nombreuses, en particulier pour ce qui est de la mobilité des métaux et autres contaminants inorganiques. Au centre des préoccupations actuelles on retrouve les problématiques (i) de la qualité de la ressource en eau et (ii) la qualité et usages des sols. Dans l’ensemble de ces cas, la réactivité minérale (dissolution, précipitation, échanges d’ions et complexation de surface) est au cœur des problématiques de mobilité des métaux et métalloïdes.

Dans ces environnements de surface, les minéraux finement divisés, et en particulier les minéraux argileux, sont des minéraux ubiquistes, que ce soit dans les sols ou les sédiments. Ces minéraux présentent une grande réactivité chimique (ex. adsorption de cations, à l’échelle des majeurs comme des traces) de part notamment leur petite taille (souvent inférieure au micromètre) et leur cristallochimie (minéraux chargés et sites d’échanges de surface). De par ces propriétés ils revêtent un intérêt dans le domaine de la dynamique des contaminants organiques ou inorganiques, la mobilité des nutriments pour les végétaux, ou encore dans la rétention d’eau. Cependant, leur réactivité chimique (ex. propriétés d’adsorption) et leur durabilité (résistance à l’altération) dans l’environnement sont mal cernées car ce sont des minéraux très complexes, et particulièrement durs à isoler et purifier dans les sols. Or cette purification des phases est nécessaire afin d’étudier leurs propriétés intrinsèques, ce qui permet à terme de prédire leur comportement et ainsi pouvoir modéliser la mobilité des contaminants et autres éléments d’intérêt dans l’environnement. Les développements actuels dans le domaine de la synthèse minérale permettent d’obtenir des pôles relativement purs avec une chimie contrôlée et de compléter ainsi les données obtenues sur minéraux naturels. On peut donc espérer approfondir ces connaissances par la réalisation d’expériences en laboratoire (isothermes d’échanges, expériences de dissolution) comme sur le terrain (réactions vis à vis d’eaux naturelles plus ou moins contaminées prélevées sur site et exposition longue durée sur site).