Mobilisation and transfer of Zn, Cd, Cu and bacterial colloids in infiltration basins : influence of hydrodynamical conditions
Mobilisation et transfert de Zn, Cd, Cu et des colloïdes bactériens dans les bassins d'infiltration d'eaux pluviales : Influence des conditions hydrodynamiques
Résumé
Surfaces impermeability is enhanced by urbanisation, leading to the increase of volumes and polluting loads of stormwater runoff. Consequently, in the East of Lyon, stormwater are discharged in infiltration basins. Contaminants are supposed to accumulate at their surface layer, but little is known concerning their long term fate. In particular, bacteria are liable to facilitate metallic transfer through the vadose zone to the aquifer. This study aims at identifying mechanisms and conditions of mobilisation and transfer of three heavy metals (Zn, Cd, Cu) and bacterial colloids, in realistic conditions.
Copper mobilisation from the polluted layer depends on soil solution transfer and hydrodynamical conditions, while other elements seem to be dissolved from a common organo-mineral matrix: amounts released are similar whatever the experimental conditions. Finally, bacteria contents depend neither on initial water content, nor on flow conditions. Amounts of Cu and colloids potentially released from the polluted layer are substantive. The unpolluted layer retains a fraction of dissolved and colloidal matter, but preferential flows and colloidal transport, depending on hydrodynamical conditions, favours metallic transfer. Consequently, a scheduled scrapping of the polluted layer and an improvement of the retention of particles before they enter basins are advised.
Copper mobilisation from the polluted layer depends on soil solution transfer and hydrodynamical conditions, while other elements seem to be dissolved from a common organo-mineral matrix: amounts released are similar whatever the experimental conditions. Finally, bacteria contents depend neither on initial water content, nor on flow conditions. Amounts of Cu and colloids potentially released from the polluted layer are substantive. The unpolluted layer retains a fraction of dissolved and colloidal matter, but preferential flows and colloidal transport, depending on hydrodynamical conditions, favours metallic transfer. Consequently, a scheduled scrapping of the polluted layer and an improvement of the retention of particles before they enter basins are advised.
L'urbanisation accroît l'imperméabilisation des surfaces, donc augmente les volumes et les charges polluantes des eaux pluviales. Dans l'Est lyonnais, celles-ci sont traitées via des techniques alternatives, les bassins d'infiltration. Les polluants s'accumulent à la surface des bassins, mais leur devenir à long terme est peu connu. En particulier, les bactéries sont susceptibles de faciliter le transfert des métaux lourds à travers la zone non-saturée du sol vers la nappe phréatique sous-jacente. Le présent travail se propose donc d'étudier les mécanismes et les conditions de mobilisation et de transfert de trois cations métalliques (Zn, Cd, Cu) et des colloïdes bactériens, dans les conditions hydrodynamiques subies par les bassins d'infiltration in situ.
La mobilisation du cuivre depuis l'horizon pollué dépend fortement du transfert de la solution de sol et des conditions hydrodynamiques initiales et aux limites, tandis que les autres éléments sont dissous depuis une gangue organo-minérale commune, en quantités similaires quelles que soient les conditions expérimentales. Les concentrations en bactéries dans les effluents, enfin, ne dépendent ni de la teneur en eau initiale ni des conditions de flux. Les quantités de cuivre et de colloïdes organiques et minéraux potentiellement mobilisables depuis les horizons pollués sont élevées. Le sol sain sous-jacent retient partiellement la matière dissoute et particulaire, mais les chemins préférentiels et le transfert colloïdal, qui dépendent des conditions hydrodynamiques, favorisent le transfert des métaux. Par conséquent, un curage régulier des bassins et une rétention des particules en amont des bassins sont préconisés.
La mobilisation du cuivre depuis l'horizon pollué dépend fortement du transfert de la solution de sol et des conditions hydrodynamiques initiales et aux limites, tandis que les autres éléments sont dissous depuis une gangue organo-minérale commune, en quantités similaires quelles que soient les conditions expérimentales. Les concentrations en bactéries dans les effluents, enfin, ne dépendent ni de la teneur en eau initiale ni des conditions de flux. Les quantités de cuivre et de colloïdes organiques et minéraux potentiellement mobilisables depuis les horizons pollués sont élevées. Le sol sain sous-jacent retient partiellement la matière dissoute et particulaire, mais les chemins préférentiels et le transfert colloïdal, qui dépendent des conditions hydrodynamiques, favorisent le transfert des métaux. Par conséquent, un curage régulier des bassins et une rétention des particules en amont des bassins sont préconisés.