Réactivité et mobilité des contaminants métalliques dans les argiles et les sols : apport de la minéralogie environnementale

La réactivité des contaminants métalliques aux interfaces minérales et leur mobilité constituent le fil conducteur de mes recherches. Cette thématique a été déclinée autour de deux axes qui suivent le transfert des polluants depuis leur source (déchets, sols contaminés) jusqu’à leur cible (argiles, sols). Le premier axe est consacré à la détermination des phases porteuses des métaux dans des matrices minérales complexes afin de mieux prédire leur dynamique. Cela a été mis en œuvre dans le cas (i) des résidus d’épuration des fumées d’incinération d’ordures ménagères (REFIOM) avec la détermination du partage des polluants entre phases volatiles/réfractaires, phases solubles/insolubles, (ii) d’un sol hydromorphe riche en concrétions ferromanganiques où le drainage est responsable d’évolutions du sol très rapides comparativement aux processus pédogénétiques naturels, et (iii) d’un technosol issu du brûlage d’armes organo-arséniées soumis à des changements environnementaux (apport de matière organique, variation de saturation en eau) influençant les cycles biogéochimiques d’As et Pb . Le second axe porte sur l’étude des argiles, et en particulier des smectites, et leur rôle sur les propriétés d’adsorption et de transfert des contaminants. Afin de s’affranchir des hétérogénéités morphologiques, chimiques et minéralogiques des argiles naturelles, des smectites de type montmorillonite ont pu être synthétisées. Le couplage entre expérimentation en batch et modélisation géochimique a permis de mieux comprendre les mécanismes d’interaction (échange cationique, complexation de surface) entre cette argile et les contaminants métalliques (Pb, Zn). Ensuite, l’évolution des propriétés macroscopiques (gonflement, conductivité hydraulique) des argiles a pu être évaluée grâce à des expériences œdométriques d’infiltration sous pression de solution d’eau ou de solutions contenant un polluant métallique. Cette approche expérimentale en conditions statiques et dynamiques a également été mise en œuvre pour des interactions argilesmolécules organiques, que ce soit les molécules organiques des lixiviats issus du stockage de déchets, ou bien les produits pharmaceutiques dans le contexte du traitement des eaux usées.