Des différences de temps de transfert entre CFC et d’autres traceurs ont été observées dans quelques études sur le terrain et en laboratoire (Ciccioli et al., 1980; Cook and Solomon, 1995; Bauer et al., 2001; Werner and Höhener, 2003) bien que ce retard d’un CFC ne soit pas systématique (Busenberg et al., 1993). Le CFC-113 semble être le plus retardé des trois CFC principaux (Ciccioli et al., 1980; Cook et al., 1995). Ceci conduirait donc à un âge plus grand en CFC-113 que ceux indiqués par les autres CFC. De même, le CFC-11 est plus sujet à l’adsorption que le CFC-12 et donc que le CFC-113.
Les CFC de par leurs propriétés moléculaires assez proches, sont supposés avoir un comportement similaire à celui des pesticides dans le sol. Certaines molécules phytosanitaires ont une bioactivité ou biotoxicité accrue en sol humide. Ces composés chimiques ont une adsorption plus importante sur les particules humides conduisant à une concentration dans l’eau liée à la particule très importante (Barlow and Hadaway, 1956; Upchurch, 1957; Harris, 1964). Dans des milieux où aucune source externe de CFC n’est identifiée, les fortes concentrations en CFC pourraient être expliquées par le même mécanisme : une adsorption des CFC puis, lors de la montée de la nappe ou du lessivage, une remise en solution des CFC (Happell et al., 2003). L’adsorption des CFC pendant la phase non saturée semble fonction du pourcentage d’argile et de matière organique (Russel and Thompson, 1983). A l’opposé une vitesse de recharge importante limite l’adsorption des molécules jusqu’à la rendre négligeable. Dans les aquifères très riches en matière organique l’influence de ce processus n’est pas très bien contrainte (Busenberg and Plummer, 1992; Cook and Solomon, 1995; Cook and Solomon, 1997).
Influence sur la datation : Les aquifères profonds sont considérés comme pauvres en matière
organique, un tel processus ne devrait donc pas avoir une trop grande influence. Dans les aquifères de faible profondeur et avec un fort battement de nappe, et dans des zones avec un sol riche, le processus d’adsorption / désorption peut ne pas être négligeable. Ce paramètre est difficile à quantifier, l’utilisation de traceurs multiples et la connaissance du contexte pedo-hydrologique sont les meilleures solutions pour en déterminer la possible influence.
1.3.9 – Dégradation
Il est clairement admis que les CFC ne sont pas dégradés en milieu aérobie (Busenberg and
Plummer, 1992; Höhener et al., 2003) au contraire du CCl4 qui est dégradé même en
aérobiose (Lee et al., 1999). Par contre, les conditions anaérobies sont favorables à la dégradation des CFC 11,12 et 113 (Khalil and Rasmussen, 1989; Lovley and Woodward, 1992; Semprini et al., 1992; Sonier et al., 1994; Cook et al., 1995; Oster et al., 1996; Shapiro
et al., 1997; Hofer and Imboden, 1998; Plummer et al., 1998; Lee et al., 1999; Rowe et al.,
1999). La dégradation des CFC est observée dès l’apparition des conditions réductrices nécessaires à la réduction des nitrates, l’hypothèse est donc avancée que le pool bactérien de bactéries dénitrifiantes est à l’origine de la dégradation des CFC qui deviennent accepteurs d’électrons au même titre que les nitrates, sulfates ou autres (Semprini et al., 1992; Höhener
et al., 2003).
La séquence de dégradation des CFC est la suivante (du plus facilement dégradé au moins
facilement dégradé) :
CCl4 > CFC-11 > CFC-113 > CFC-12
Cette séquence est compatible avec la structure moléculaire des composés et plus particulièrement avec le nombre de liaisons C-F considérées comme à forte énergie (Semprini
et al., 1992; Höhener et al., 2003). Les taux de dégradation observés dépendent fortement des
sites et des conditions expérimentales ; il est donc difficile d’avoir une idée exhaustive de ces taux.
La déshalogénation des CFC correspond à la perte préférentielle de l’atome de Cl plutôt que de celui de F car la liaison C-F est très robuste. Cette déchlorination conduit à la formation de composés toxiques (Figure 58). Ceci implique que dans le cas d’une forte contamination en CFC, l’évolution du nuage de contaminant va aboutir à la formation de composés toxiques (Höhener et al., 2003).
Figure 58 : Propriétés et toxicité des méthanes chlorés et fluorés. Les numéros correspondent à la notation des CFC (Partie I -Chapitre I1.1). D’après Höhener et al., 2003
La séquence de dégradation des CFC implique que, sur les trois CFC analysés, le CFC-11 est le premier à être consommé dès que des conditions favorables à la réduction des nitrates sont atteintes. En terme de datation ceci implique que le CFC-11 indiquera systématiquement un âge plus vieux (des concentrations plus faibles par rapport à celles attendues) que le CFC-12 et CFC-113. A partir des conditions réductrices nécessaires à la réduction des sulfates, le CFC-113 peut être dégradé. Le CFC-12 reste inerte pendant la réduction des sulfates (Shapiro
et al., 1997; Plummer et al., 1998; Rademacher et al., 2003; Bockgard, 2004) mais est
dégradé dans les milieux méthanogènes (Khalil and Rasmussen, 1989; Lovley and Woodward, 1992; Shapiro et al., 1998; Rowe et al., 1999; Happell et al., 2003).
La présence de carbone organique particulaire permet de favoriser l’adsorption des CFC et donc leur dégradation, si le temps de contact et les conditions réductrices sont suffisants (Plummer et al., 1998). Cette dégradation peut donc voir lieu dès la zone non saturée (Engesgaard et al., 2004).
Influence sur la datation : La connaissance du contexte hydrochimique, et tout
particulièrement des conditions d’oxydo-réduction présentes dans le milieu, permet de faire la part des choses entre une absence de CFC due à une recharge ancienne ou à une dégradation. Ainsi sur un site où existe une réduction des nitrates il ne faudra pas tenir compte de la valeur de CFC-11.