Comme la plupart des estuaires, l'estuaire de l'Escaut est une zone très dynamique où des processus physico-chimiques très complexes ont lieu: circulation des eaux et des sels, floculation, sédimentation, précipitation...etc. Ces processus contribuent, directement ou indirectement, à l'élimination des polluants dissous et particulaires de la colonne d'eau, empêchant ainsi leur transfert vers la mer.
Dans l'environnement estuarien, la sédimentation est le processus le plus efficace pour l'élimination de la matière particulaire et les métaux traces associés (Bewers et Yeats, 1989). Toutefois, cette élimination n’est pas toujours définitive, puisque le sédiment estuarien subit des resuspensions régulières par les mouvement de la marée, et des resuspensions occasionnelles pendant les grandes crues et le draguage (Tramontano et Bohlen, 1984; Balls, 1990). L’amélioration des conditions d’oxygène dissous dans la colonne d'eau peut aussi jouer un rôle important dans la mobilisation des métaux traces piégés par les sédiments anaérobiques présents dans l’estuaire. Par conséquent, le sédiment peut constituer une véritable source de pollution pour la colonne d’eau estuarienne et pour les côtes adjacentes (Salomons et al., 1987; Santschi et al., 1990; Zwolsman, 1999).
De point de vue diagénétique, la distribution des métaux traces entre la phase dissoute et la phase particulaire est fortement influencée par les différentes transformations biogéochimiques que subit le sédiment. Ainsi, une fraction importante de ces métaux sont instables et peuvent devenir biodisponibles (Loring, 1981; Luoma et Bryan, 1982; Tessier et al., 1984; Luoma, 1989). La préservation de la matière organique, la précipitation des carbonates et des sulfures, qui sont favorisées dans les conditions anaérobiques, jouent un rôle important dans la fixation des métaux traces par le sédiment. Par contre, le passage de celui-ci vers des conditions plus oxygénées risque de mobiliser de
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37fortes quantités de ces métaux vers la colonne d’eau par minéralisation plus intense de la matière organique, par oxydation des sulfures et par dissolution des carbonates de calcium.
A la lumière de ces considérations, l’objectif de ce travail est de contribuer à une meilleur compréhension du comportement biogéochimique des métaux traces dans les sédiments de l’estuaire de l’Escaut. Nous allons examiner, à cette fin, la distribution et les propriétés des éléments majeurs et mineurs dans l'ensemble des sédiments. Ensuite, nous allons montrer l’effet de la granulométrie sur la distribution des métaux traces et discuter les méthodes de normalisation les plus utilisées, pour choisire celle qui convient le plus aux sédiments de l’Escaut. Enfin, nous allons étudier la réactivité, la "mobilité" et la spéciation géochimique des métaux traces particulaires qui nous aidera à mieux comprendre l’évolution longitudinale et historique de la pollution métallique des sédiments.
Les prélèvements des échantillons et les méthodes analytiques sont reportés dans le chapitre 2, alors que les distributions et les propriétés géochimiques des éléments majeurs et des métaux traces sont présentés et interprétés dans le chapitre 3. A la fin de ce chapitre un traitement statistique des données, par l’analyse factorielle en composantes principales, permettra de dégager les facteurs géochimiques fondamentaux qui sont responsables des variations de la composition chimique des sédiments.
La répartition des éléments majeurs dans l'ensemble des sédiments estuariens est déterminée, d’abord pour localiser les zones d’accumulation préférentielle des sédiments fins et des sédiments grossiers, le long de l’estuaire et ensuite, pour essayer de préciser l’origine des dépôts. La distribution des métaux traces dans les sédiments permet de localiser les zones d'accumulation préférentielle des polluants dans l'estuaire.
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38Par ailleurs, l’affinité des métaux traces aux éléments fins est due en grande partie à la différence de composition chimique entre les vases qui sont constituées essentiellement de matière organique, d’argiles et d’oxyhydroxydes de Fe et de Mn et les sables formés principalement de quartz et de carbonates de calcium. De plus, la surface spécifique qui est très élevée dans les vases, constitue un paramètre important dans leur enrichissement en métaux traces. Il faut noter que la surface spécifique joue un rôle important dans le transfert des métaux traces entre la phase dissoute et la phase particulaire grâce au phénomène d'adsorption/désorption. D’où l’intérêt d’examiner l'effet granulométrique sur la distribution des éléments majeurs et mineurs dans les sédiments. Cette distribution permettra de discuter dans le chapitre 4, les méthodes de normalisation de l’effet granulométrique les plus utilisées, en vue de choisir la méthode la plus appropriée dans le cas des sédiments estuariens de l’Escaut.
Enfin, les métaux traces peuvent exister, dans le milieu naturel sous forme, dissoute ou particulaire. Les métaux dissous sont, en générale, biologiquement disponibles. S'ils sont adsorbés ou précipités leur toxicité diminue. Mais il faut noter, que la répartition des métaux traces entre la phase dissoute et la phase particulaire dépend des conditions physico-chimiques du milieu. Ainsi, le métal particulaire, peut se transformer et devenir dissous et toxique. L'étude de la spéciation des métaux traces qui sera discutée dans le chapitre 5 est essentiel pour comprendre l’histoire, la répartition actuelle et le devenir de ces métaux dans l’estuaire de l’Escaut. Cette étude nous permettra d’évaluer le degrés de disponibilité des métaux traces pour les organismes vivants et pour les processus diagénitiques, d'estimer la toxicité et de comprendre le comportement biogéochimique des métaux traces dans le milieu estuarien. Ainsi, On peut expliquer, dans le chapitre 6, l’évolution longitudinale et historique de la pollution métallique.