Configuration et instrumentation du site pilote

Le site pilote a été mis en place en mai 2002 à côté d’Avrigny (Oise), situé à environ

100 km au nord-ouest du site contaminé de la plaine de Pierrelaye (Val-d’Oise). Les régions

du site contaminé et du site pilote ont le même climat tempéré, avec une moyenne de la

température annuelle de 10

o

C et des précipitations annuelles de 800 mm.

Un volume de 22 m

3

de sol pollué a été prélevé par excavation sur une bande

d’environ 22 m de longueur, 2 m de largeur et 0.5 m de profondeur dans un des champs de

la plaine de Pierrelaye (Figure II.2).

CHAPITRE II. Matériels & Méthodes

Figure II.2. Prélèvement du sol de la plaine de Pierrelaye.

Le sol prélevé a été homogénéisé et transporté vers le site pilote, où il a été mis en

dépôt dans les casiers de traitement (Figure II.3).

Figure II.3. Mise en dépôt du sol pollué dans les casiers du site pilote.

Le site pilote a été configuré en deux étapes successives de traitement. La première

étape consiste à traiter le sol pollué en parallèle dans quatre casiers de phytolixiviation

(casiers A, B, C, D, Figure II.4). La deuxième étape consiste à collecter des lixiviats issus de

CHAPITRE II. Matériels & Méthodes

ces quatre casiers et de les piéger dans un casier de phytosequestration contenant de la

tourbe (casier E, Figure II.4). Pour cela, les casiers A, B, C et D sont équipés de systèmes

de drainage et sont disposés à la hauteur d’environ 1 m par rapport au casier E afin d’utiliser

l’écoulement gravitaire pour le transfert des lixiviats. Ainsi, les lixiviats chargés en métaux

sont collectés en permanence et piégés sur le site, dans un filtre en tourbe d’un volume

réduit, sans risque de transfert dans le milieu environnant.

Figure II.4. Schéma du site pilote.

Les casiers ont été creusés dans le sol, et isolés du sol par une paroi étanche

constituée d’une couche d’argile de 0.15 m d’épaisseur, d’une bâche imperméable et d’un

film anti-racinaire. Les casiers ont été construits de dimensions identiques, sous forme de

pyramides régulières tronquées, à base carrée, dont les faces sont des trapèzes isocèles

(Figure II.5). Les principales caractéristiques du casier sont regroupées dans le tableau II.1.

Le fond des casiers a été équipé d’un massif drainant recouvert d’une géo-membrane et

constitué d’une couche de gravier de 0.5 m d’épaisseur et des drains en PVC disposés en

pente (environ 2 %) et perforés sur leur surface supérieure afin de collecter et d’évacuer les

lixiviats. Le gravier a été utilisé, d’une part, comme un filtre mécanique pour assurer une

perméabilité du casier permettant le lessivage des fractions des métaux en solution, ainsi

que des fractions fines en suspension, et d’autre part, comme un substrat inerte offrant une

CHAPITRE II. Matériels & Méthodes

large surface pour le développement de la population microbienne. Le massif drainant à la

base des casiers est relié à un système d’aération pour améliorer l’assèchement

(Figure II.5).

Figure II.5. Schéma latéral du casier.

Le volume total de 22 m

3

de sol pollué a été déposé dans quatre casiers (A, B, C, D),

par-dessus du massif drainant jusqu’à la surface des casiers à raison d’une couche de 0.5 m

d’épaisseur correspondant à un volume de 5.4 m

3

par casier (A, B, C, D). Sur la base de la

densité de 1.5 g/cm

3

et du taux d’humidité de 30 %, la masse du sol sec par casier est

estimée à 5644 kg (Tableau II.1).

Tableau II.1. Principales caractéristiques du casier.

Surface supérieure du casier 4 × 4 m

²

Surface inférieure du casier ₁ × 1 m

²

Profondeur totale du casier 1 m

Epaisseur du massif drainant 0.5 m

Epaisseur de la couche de sol 0.5 m

Volume total du casier 7 m

³

Volume du sol 5.4 m

³

Masse du sol (m.h.)

¹

8063 kg

Masse du sol (m.s.)

2

5644 kg

1

Masse du sol humide à partir d’une densité de 1.5 g/cm

³

.

CHAPITRE II. Matériels & Méthodes

Les casiers ont été mis en culture avec trois espèces végétales de milieux humides :

Phragmites australis, Iris pseudacorus et Salix viminalis. Afin d’étudier la phytoremédiation

avec chacune des espèces, les casiers ont été divisés en trois compartiments distincts avec

des films anti-racinaux étanches, chaque compartiment étant mis en culture avec une seule

espèce végétale (Figure II.6). La plantation a été effectuée en jeunes plants en godets, à

raison de 10 plants par compartiment soit une densité de 2 plants par m

2

. Chaque

compartiment végétalisé contient alors un volume de sol de 1.8 m

³

, soit une masse du sol

sec de 1881 kg soumise à l’action de 10 plantes.

Figure II.6. Vues des compartiments végétalisés du casier.

Parmi les quatre casiers contenant le sol pollué, trois casiers : casier dit « témoin »,

casier dit « redox » et casier dit « citrate », ont été étudiés dans le cadre de cette thèse. La

dénomination des casiers est conventionnelle, elle ne décrit pas explicitement les traitements

appliqués. En effet, les trois casiers one été exposés à des précipitations naturelles, mais

aussi soumis au traitement par l’irrigation artificielle à l’eau, afin de réaliser des cycles

d’oxydoréduction. Ce traitement consiste à alterner des périodes d’arrosages abondants,

pour permettre l’inondation des casiers, et des périodes sans ou avec peu d’arrosages aux

pieds des plantes, pour permettre l’assèchement des casiers. Deux modes d’irrigation, avec

des arrosages abondants plus ou moins fréquents et des périodes d’assèchement plus ou

moins longues, ont été testés sur le site pilote. Pour le casier « témoin », les arrosages

abondants ont été effectués toutes les trois semaines : un arrosage de 1600 L en un jour soit

100 mm en termes de quantité de précipitations (quantité équivalente à 1.5 fois la

pluviométrie mensuelle moyenne dans la région), puis pas d’arrosages pendant la première

semaine, suivi des arrosages minimaux de 100 L soit 6 mm par jour pendant cinq jours

consécutifs lors de la deuxième et la troisième semaine, et ainsi de suite. Pour le casier

« redox », les arrosages abondants ont été effectués avec une fréquence hebdomadaire : un

arrosage de 1600 L en un jour, puis pas d’arrosages pendant la semaine. Le casier

« citrate » a été soumis aux mêmes conditions d’irrigation que le casier « témoin », mais

aussi à un traitement chimique complémentaire au citrate. Le citrate a été appliqué sous

CHAPITRE II. Matériels & Méthodes

forme d’une solution 0.05 M (solution tampon d’acide citrique et d’hydroxyde de sodium à

pH 5.5) en quatre applications étendues sur quatre semaines, du 23 septembre 2002 au 14

octobre 2002, à raison d’un apport de 1600 L soit 100 mm de citrate une fois par semaine,

suivi d’un rinçage abondant avec 1600 L soit 100 m d’eau quatre jours après.

L’expérience de la phytoremédiation sur le site pilote dans le cadre de ce travail a été

menée sur une période de seize mois, de mai 2002 à septembre 2003 (Figure II.7).

Figure II.7. Vues du site pilote à l’était initial (mai 2002) et à l’état final (septembre 2003).

Dans le document Phytoremédiation par Jardins Filtrants d'un sol pollué par des métaux lourds : Approche de la phytoremédiation dans des casiers végétalisés par des plantes de milieux humides et étude des mécanismes de remobilisation/immobilisation du zinc et du cuivre (Page 61-66)