Rapport d'activité 2008 - Bilan par groupe thématique

Groupe thématique 1 "Etat des milieux et risques"

Dans le cadre du GT1, les études portant sur (i) la nature des contaminants organiques, métalliques, (ii) leurs interactions, (iii) leur évolutions chimique et (iv) les conséquences en terme d’écotoxicité et de mobilité en contexte d’atténuation naturelle sur des sols végétalisés ou non (projet EC2CO et démarrage de l’ANR Multipolsite) ou de traitement chimique par oxydation (ANR Oxysol) ont été les actions centrales des années 2007 et 2008.

L’ensemble de ces travaux a impliqué le couplage de travaux réalisés au laboratoire et sur le site de l’ancienne friche de Homécourt sur des parcelles et des colonnes lysimétriques de grandes tailles en interactions étroites avec les autres groupes thématiques.

Ces travaux ont fait appel à des compétences en physico-chimie (matière organique, minéralogiques et statut du fer), en microbiologie et en écotoxicologie. L’association de ces compétences a pour principal but de pouvoir relier les réponses intégratrices que sont les organismes vivants avec la nature et l’évolution des contaminants et leurs milieux associés. Cette approche multidisciplinaire sera poursuivie dans le cadre de deux projets ANR en contexte d’atténuation naturelle en présence ou non de végétation (Multipolsite) et de traitement chimique par oxydation (Oxysol).

Groupe thématique 2 "Transport des polluants et procédés physico-chimiques de dépollution"

Objectifs dans le GISFI : les objectifs du GT2 sont : d’acquérir des connaissances sur le transport des polluants dans les sols dégradés (couplage écoulement en milieu poreux – interactions bio-physico-chimiques) et de développer la modélisation en prenant en compte la complexité du milieu et les caractéristiques de la zone non saturée, de concevoir et optimiser des procédés s’intégrant dans une filière globale de traitement des sols de friches industrielles.

Le transport des polluants, Hydrocarbures Aromatiques Polycyliques (HAP) et métaux est étudié expérimentalement et par la modélisation. L’accent est mis sur le changement d’échelle, du laboratoire au lysimètre de terrain. Du point de vue expérimental, les travaux qui ont été menés en laboratoire et en lysimètre permettent de comparer la migration de ces polluants à ces deux échelles. Cela nous permet de déterminer le meilleur dispositif de laboratoire permettant de prédire rapidement à l’aide d’expériences simples ce que sera le transport à plus grande échelle. La modélisation permet une description précise du transport de l’eau en zone non saturée soumise a des entrées transitoires (précipitations) aux différentes échelles. Les efforts ont porté sur la prise en compte des interactions bio-physico-chimiques et de son couplage avec l’écoulement.

Les recherches sur les procédés de dépollution s’inscrivent principalement dans le projet OXYSOL (ANR PRECODD). Ce projet vise à construire une filière globale de traitement in situ de sols contaminés par des métaux et des HAP. L’une des étapes est l’oxydation chimique qui doit être étudiée aux différentes échelles et en relation étroite avec les autres tâches.

Les partenaires impliqués dans le groupe thématique 2 sont l’INERIS, le LAEGO, le LCPME et le LSGC. Le LAEGO s’implique particulièrement dans la modélisation du transport de solutés réactifs en milieu hétérogène. L’INERIS et le LSGC ont un projet commun sur le transport des HAP et métaux aux différentes échelles. Le LCPME et le LSGC travaillent sur le traitement par oxydation, et sont en partenariat avec le LAEGO pour la tâche « oxydation » du projet OXYSOL.

Groupe thématique 3 "Procédés biologiques de gestion des sites et sols pollués"

Pour l’année 2008, les travaux réalisés concernent l’atténuation naturelle, la rhizodégradation de pollutions mixtes (HAP, métaux), la biodégradation des HAP, et la prise en compte de la fonctionnalité biologique des sols lors de ces traitements. Le suivi de l’écodynamique des pollutions multiples dans un contexte d’atténuation naturelle assistée par la végétation et de rhizodégradation a été poursuivi sur le dispositif de parcelles mis en place en 2005. Ces travaux ont fait l’objet d’un projet soumis à l’ANR (MULTIPOLSITE) et d’un projet EC2CO qui ont été acceptés en 2008. Les résultats montrent que les concentrations en polluants (GT1) diminuent au cours du temps, mais ne varient pas de manière significative entre les traitements, en présence et en absence de plante. En revanche, les communautés microbiennes, les fonctions bactériennes et fongiques, et la diversité de la faune du sol diffèrent en présence de plantes. Cette fonctionnalité biologique des sols ainsi que la toxicité et la génotoxicité du sol, sont pris en compte au cours du traitement de dépollution biologique, par biodégradation ou rhizodégradation, mais aussi après un traitement chimique (oxydation) en considérant non seulement l’impact du traitement sur ces fonctions, mais aussi la capacité des organismes vivants (plantes, mycorhizes, microflore, faune) à restaurer cette fonctionnalité. Un certain nombre de paramètres ont été définis pour déterminer cette fonctionnalité biologique, portant notamment sur la diversité et les fonctions microbiennes, la croissance des plantes, la mesure des défenses cellulaires pour les plantes qui colonisent spontanément les sols étudiés. Des expériences complémentaires ont été réalisées pour préciser les relations plante-microorganismes vis à vis de la dégradation des HAP, la modélisation de la culture et la croissance de la plante hyperaccumulatrice de métaux (Nocceae caerulescens) sur des sols multipollués, les mécanismes de dégradation bactérienne par des souches pures. Les résultats montrent ainsi que l’apport d’exsudats racinaires conduit à une diminution de la dégradation des HAP. L’influence de la décarbonatation du sol de Neuves-Maisons sur la biodégradabilité des HAP a été étudiée. L’utilisation d’un plante d’intérêt pour la production de biomasse, Miscanthus X giganteus, pour favoriser la biodégradation de HAP fait aussi l’objet de travaux de laboratoire en microcosmes et en parcelles in situ. Dans le cadre du projet ANR Oxysol (GT2), il s’agit d’estimer l’impact du traitement par oxydation chimique sur les paramètres biologiques du sol et comment les sols traités peuvent être refonctionnalisés par des procédés biologiques utilisant des plantes ou des microorganismes. Enfin, la faisabilité de l’utilisation des mesures géophysiques pour refléter et suivre un procédé de dépollution biologique est en cours. Les travaux du GT3 en 2008 ont aussi conduit à des collaborations avec des industriels concernant la biodégradation des hydrocarbures (voir partie 5).

Groupe thématique 4 "Filières de requalification des sites et sols pollués"

Les principaux acquis en 2008 pour une approche intégrée des filières de gestion des multipollutions sur sites dégradés sont dans la continuité des travaux et renforcent les résultats obtenus sur la période précédente. Ils concernent essentiellement des acquis des autres groupes thématiques qui viennent alimenter une approche filière : le diagnostic pré- et post-traitement avec le développement de nouveaux outils et protocoles, le couplage d’approches chimiques et biologiques et l’évaluation des risques de transfert des polluants minéraux et organiques vers les organismes vivants (plantes et faune du sol) la confirmation de la faisabilité, des niveaux d’efficacité et des domaines de validité des traitements biologiques (in situ) des sols multipollués par bioremédiation, phytostabilisation, phyto-extraction, phyto-atténuation et atténuation naturelle. En particulier, la capacité de Miscanthus X giganteus à croître sur des sols de friches industrielles a été déterminée en microcosme et des parcelles ont été réalisées sur des sites industriels. Une expérience a été mise en place destinée à collecter des résultats pour la modélisation d’une culture de phytoextraction de métaux (acquisition des paramètres écophysiologiques pour la modélisation de la culture de l’hyperaccumulateur de métaux Noccaea caerulescens). la mise en évidence de la complémentarité des procédés physico-chimiques et biologiques (phytoremédiation assistée et techniques combinées, oxydation suivie de végétalisation par exemple) la potentielle refonctionnalisation de l’écosystème par construction de sols suivi de paysagement et reverdissement durable. Sur ce point, des dispositifs sont disponibles à différentes échelles allant de la colonne de laboratoire à la parcelle équipé de terrain d’un hectare en passant par des lysimètres instrumentés. L’évaluation in situ et à grande échelle de la construction de sol comme procédé de valorisation des terres traitées se poursuit. Dans le cadre des travaux de thèse de Geoffroy Séré (2007), la construction de sols à partir de déchets et terres traitées a montré son efficacité dans la requalification durable de sites dégradés. L’évolution pédogénétique de ce Technosol a été suivie sur plusieurs années sur des dispostifs de terrain de 10 m2 et au laboratoire, démontrant sa capacité à remplir les principales fonctions d’un sol (Séré et al., 2008). Le suivi des principaux paramètres biologiques mais également physico-chimiques ont été poursuivis afin d’une part de confirmer les résultats déjà acquis sur ces sols et d’autre part, de caractériser la dynamique de la faune sur les processus d’évolution du sol. Il faut enfin citer le démarrage de l’ANR OXYSOL projet PRECODD (PRogramme ECOtechnologies et Développement Durable) de l’Agence Nationale de la Recherche. Le projet OXYSOL est fédérateur et intégrateur d’une filière. OXYSOL est destiné à élaborer une filière durable de traitement in situ des sols contaminés par des polluants organiques, fondée sur le couplage de l’oxydation chimique et la restauration des fonctions du sol. Ce projet regroupe des partenaires industriels (Arcelor Mittal Real Estate France, Solvay Carbonate France (Solution Unit Soil Remediation), Groupe TVD, des partenaires scientifiques du GISFI : LSE, LSGC, LIMOS, LIEBE, LCPME, LAEGO, G2R ainsi que le BRGM.