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Yannick Mamindy-Pajany PhD

Yannick Mamindy-Pajany (2010) - Traitement de sédiments portuaires méditerranéens contaminés en arsenic et en métaux : Géochimie et écotoxicologie

Abstract

This thesis work studies the feasibility of treatment by geochemical stabilization mixing mineral additives with contaminated marine sediments. Treatment efficiency was evaluated by determining chemical and toxicity parameters on elutriates from sediment samples. In the case of arsenic stabilization, preliminary sorption experiments on iron based minerals revealed that hematite efficiently adsorbs arsenic on a large range of pH and concentrations. Stabilization tests in batch and column experiments showed that, in sediments mixed with 5% of hematite, arsenic concentrations decreased by 30 to 40 %. The use of this stabilization process in a small scale experiment performed outdoors confirmed the treatment is efficient not only for arsenic but also for metals especially when hematite and zero valent iron were used.
Bioassays allowed (i) to determine potential toxicity of port sediments and (ii) to assess the effect of mineral additives on toxicity. Results show that the toxicity gradient can vary as a function of the toxicity test. After treatment by mineral additives, hematite was the most efficient additive to improve the ecotoxicological quality of the most contaminated elutriates. For storage of contaminated sediments, this type of treatment would allow to improve the chemical and toxicological quality of leachates.

Keywords: dredged sediments, metals, geochemical stabilization, mineral additives, leaching tests, toxicity tests, oyster larvae, Microtox® solid phase

Résumé
Ce travail de thèse étudie la faisabilité d’un traitement des sédiments marins multi-contaminés par stabilisation géochimique à l’aide d’additifs minéraux. L’efficacité du traitement a été évaluée en déterminant la qualité chimique et écotoxicologique des extraits aqueux de sédiments. Dans le cas de la stabilisation de l’arsenic, des expériences préliminaires de sorption sur des additifs à base de fer ont révélé que l’hématite adsorbe efficacement l’arsenic sur une large gamme de pH et de concentration. Les tests de stabilisation en batch et en colonne montrent que les concentrations en arsenic diminuent de 30 à 40 % en présence de 5 % d’hématite. L’application du procédé de stabilisation à plus grande échelle en milieu extérieur confirme l’efficacité du traitement pour la rétention de l’arsenic mais aussi des métaux en présence d’hématite et de fer métallique. Les bio-essais ont permis (i) de déterminer la toxicité potentielle de sédiments portuaires et (ii) d’évaluer l’effet des additifs minéraux en terme de toxicité. Les résultats montrent que le gradient de toxicité peut varier en fonction du test de toxicité utilisé. Après traitement par additifs minéraux, l’hématite s’est révélée être l’additif le plus efficace pour améliorer la qualité écotoxicologique des élutriats les plus contaminés. Dans le cas de la mise en dépôt de sédiments contaminés, ce type de traitement permettrait d’améliorer la qualité chimique et écotoxicologique des eaux de lixiviation.

Mots-clés: sediments de dragage, métaux, stabilisation géochimique, additifs minéraux, tests de lixiviation, tests de toxicité, larves d’huître, Microtox® phase solide
 
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