Les avantages de la méthode

V.2.1. Une caractérisation in situ

Bien que cette nouvelle méthode d'échantillonnage comporte quelques inconvénients, elle présente avant tout une innovation importante dans l'étude du transfert des PFC dans la zone vadose. En effet, l'échantillonneur microlysimétrique est partie intégrante du site échantillonné, ceci permet donc de récupérer les PFC à l'état naturel directement sur le terrain. L'avancée technologique consiste à récupérer directement les PFC in situ sans faire intervenir de manipulation entre leur échantillonnage et leur observation. Avec cette méthode les PFC sont caractérisables au plus près des conditions du milieu.

V.2.2. Une perturbation minimale du système

Le dispositif microlysimétrique apporte un minimum de perturbation dans le système. La seule perturbation majeure a lieu lors de l'introduction du dispositif de tubage mais celle-ci est nettement moins importante que les perturbations engendrées par la mise en place de dispositifs classiques d'échantillonnage beaucoup plus volumineux. Au contraire, comme il a été montré au § V.1.1. de ce chapitre la stabilisation du système est opérée rapidement et les écoulement au centre du dispositif sont peu contrariés. De plus, la très petite taille du microlysimètre en fait un constituant du système. Le microlysimètre en lui-même mesure 3 cm de diamètre et il est perforé en son sommet et à sa base. Il se comporte donc comme un

gros constituant poreux du sol, tel un agrégat par exemple, connectant la macroporosité et ne modifiant pas drastiquement les écoulements comme pourrait le faire l'introduction d'une interface air-sol ou l'application d'une tension. Les grilles qui recueillent les échantillons ont un diamètre de 3 mm soit une surface de 7,1 mm². Leur volume est donc équivalent à un grain de sable et elles ne modifient pas la dynamique des écoulements, se contentant d'intercepter les PFC circulant naturellement dans le sol. On peut donc considérer que le microlysimètre se comporte comme un constituant à part entière du sol.

V.2.3. L'individualisation des PFC

L'un des intérêts majeurs de la méthode réside dans la capacité à étudier individuellement les PFC échantillonnés. L'utilisation systématique du MET et du système d'analyse en EDX associé permet de mettre en évidence les caractéristiques propres à chacune des particules circulant dans le sol et présentes dans les retombées atmosphériques. En suivant cette méthodologie d'analyse les résultats sont précis et tiennent compte des hétérogénéités importantes entre les différentes propriétés des PFC et leurs comportements à l'échelle du milieu échantillonné.

V.2.4. Un suivi in situ des variations temporelles et spatiales des

caractéristiques chimiques et physiques

La caractérisation in situ menée dans des conditions de perturbation minimale du système et basée sur une étude individualisée des PFC, permet de réaliser un suivi des variations de distribution et de propriété des particules à la fois dans le temps et dans l'espace. En couplant, de manière appropriée, les approches d'échantillonnage et d'observation, une étude statistique est réalisable. Ainsi la typologie fine des PFC, en ce qui concerne à la fois leurs propriétés physiques et chimiques, peut être étudiée en fonction des évolutions du milieu dans l'espace (horizontal et vertical), et dans le temps, avec des pas d'échantillonnage choisis. Avec une telle méthodologie, le comportement naturel des PFC, mais aussi leur évolution liée à des contraintes anthropiques, sont étudiables.

VI. Conclusions

La méthodologie développée pour ce travail et présentée dans ce chapitre est donc basée sur une réflexion conceptuelle du transport des PFC dans la zone vadose. Cette réflexion porte à la fois sur l'aspect technique et technologique, et sur l'aspect du traitement et de l'analyse des données.

D'un point de vue technologique, le dispositif d'échantillonnage mis au point permet de récupérer les PFC avec le minimum de perturbation du système, c'est-à-dire dans les conditions du milieu. Par ailleurs, la méthodologie mise en œuvre dans le traitement des données s'appuie sur une technologie de pointe, la microscopie électronique à transmission couplée à un système d'analyse en spectroscopie par dispersion d'énergie (MET/EDX), permettant de réaliser des observations fines des propriétés physiques et chimiques des objets étudiés.

Peu d'études se sont focalisées jusqu'ici sur les PFC individuelles du fait de la lourdeur des méthodes à mettre en œuvre dans cet objectif. Avec une méthodologie de collecte des échantillons simplifiée, le développement des techniques de microscopie TEM/EDX et notamment grâce à des systèmes informatiques de plus en plus performants ainsi qu'à un suivi maîtrisé des objets dans leur environnement, la caractérisation fines des PFC dans le milieu naturel devient réalisable. Si quelques approximations et/ou simplification sont toujours nécessaires dans l'application de la méthode développée ici, il s'avère que celles-ci sont amoindries et rapprochent de manière importante les résultats obtenus du comportement réel des PFC dans l'environnement naturel.

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CHAPITRE IV

C

ARACTERISATION

P

HYSICO

-C

HIMIQUE DES

N

ANOPARTICULES

Chapitre IV

Caractérisation physico-chimique des nanoparticules

du sol et de l’atmosphère

I. Introduction

La méthodologie décrite dans le chapitre III est appliquée pour de caractériser les "particules fines et colloïdales" ou "PFC" présentes dans les retombées atmosphériques et les eaux d'infiltration d'un sol dans un contexte naturel. Les PFC des retombées atmosphériques ont été recueillies sur les deux sites présentés dans le chapitre II. Celles des eaux d'infiltration du sol ont été recueillies sur le seul site de Wintzenheim. Ce chapitre présente donc les résultats analytiques des observations de ces PFC en Microscopie Electronique à Transmission Analytique (META). En appliquant une méthodologie d'analyses de particules individuelles, couplée à un suivi temporel, les particules sont caractérisées physiquement et chimiquement. Ceci permet d'établir leur typologie fine dans les environnements considérés et de mettre en évidence leurs caractéristiques majeures ainsi que leurs implications dans la dynamique du transfert de contaminants depuis les retombées atmosphériques jusqu'à une profondeur d'environ 60 cm dans le sol.