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Brice Campredon PhD

Brice Campredon (2013) - Mécanismes et transferts de l’arsenic dans une confluence du Var et étude d’une méthode de remédiation dans les eaux potables.

Abstract

This work aimed to solve a local problem of high water contamination with natural arsenic. In order to monitor and manage the water resource quality in French Riviera region. The different geographical repartition of arsenic content makes the consequences of this contamination to the geology. The interest of this work is to understand the interaction at solid/liquid interfaces between total dissolved arsenic and the solid particles (suspended particles matter, bed sediments and natural solids). To elucidate the geochemical behavior of arsenic, the three main objectives are: to determine the conservative states in the natural environment, then to study the adsorption phenomena under laboratory conditions onto the natural solids (illite and iron oxides) or reference materials (kaolinite); thirdly to apply the outcome of this work to establish a processing pilot for arsenic removal to decontaminate drinking water. The particle content is the main factor which influences the conservativity of arsenic in the confluence Tinée/Var. Colloids seem to have the main role in the arsenic removal in the studied flood period. Arsenic removal is favored by iron oxides, and clays, but less efficiently by acid-soluble compounds. The study of sorption mechanisms onto clays showed that adsorption of arsenic is strongly dependent on pH, quantity of aluminol reactive sites, influence of competitive anions such as carbonates and phosphates. Finally, the association of zeolites (high specific surface area) with coating of amorphous iron oxides (high affinity for arsenic) makes this adsorbent the most efficient, hence was studied and used in this work for arsenic adsorption.

Keywords : arsenic, clay, iron oxides, watershed, geochemistry, conservative, trace elements, low Var valley , Tinée, confluence, kaolinite, illite, treatment, drinking water, decontamination

Résumé
Ce travail s’inscrit dans une problématique locale de teneur élevée en arsenic naturel dans le but d’améliorer la surveillance et la gestion de la qualité de la ressource en eau dans l’arrière-pays niçois. L’existence de grandes disparités géographiques des teneurs en arsenic font de la géologie la cause principale de cette contamination. L’intérêt de ce travail est d’appréhender les interactions solide/solution entre l’arsenic total dissous et les particules solides (matières en suspensions, sédiment de lit de rivière, solides naturels). Pour décrypter le comportement géochimique de l’arsenic, les trois objectifs principaux sont : de déterminer son état de conservativité dans le milieu naturel ; puis d’étudier les phénomènes d’adsorption en laboratoire sur des solides naturels (illite, oxydes de fer) ou de référence (kaolinite) ; puis enfin d’apporter une application directe au piégeage de l’arsenic par la création d’un pilote de traitement destiné à dépolluer une source d’eau destiné à la consommation humaine. La concentration en particule est le facteur influençant la conservativité de l’arsenic dans le système de confluence Tinée/Var selon les données des compartiments dissous et particulaire. La fraction colloïdale semble avoir une implication de premier ordre lors de la période de crue étudiée. Le piégeage de l’arsenic est favorisé par les oxyhydroxydes de fer, les argiles puis en moindre quantité par les solides acido-solubles. L’étude des mécanismes de sorption sur les phases argileuses démontre que l’adsorption d’arsenic est fortement dépendante du pH, de la quantité de sites réactifs de type aluminol et est soumis à l’influence d’anions compétiteurs tels que les carbonates ou les phosphates. Enfin l’association de la zéolithe (large surface spécifique) et d’un enrobage d’oxyde de fer amorphe (forte affinité pour l’arsenic) fait de ce solide la phase adsorbante la plus efficace qui ait été étudiée et retenue dans ce travail pour l’adsorption de l’arsenic.

Mots clefs : arsenic, argile, oxyde de fer, bassin versant, géochimie, conservatif, éléments traces, basse vallée du Var, Tinée, confluence, kaolinite, illite, traitement, eau potable, décontamination.
 
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