Indicateurs de biodégradation

Des analyses des paramètres physico-chimiques, des accepteurs et donneurs d’électrons et de l’alcalinité ont été réalisées pendant le traitement afin de suivre l’évolution des indicateurs de biodégradation.

3.3.2.1 Paramètres physico-chimiques

La minéralisation des BTEX par biodégradation entraine théoriquement un apport de CO2 dans les eaux, apport qui entraine une diminution du pH des eaux. La Figure 3-24 montre une légère diminution du pH des eaux dans les piézomètres situés à proximité de la barrière. On constate une diminution du pH à partir de décembre 2014 et février 2015 conformément à ce qui devrait advenir en présence de biodégradation dynamisée :

 0,4 points de pH en P1, P2 et Pz29.  0,7 points de pH en P4.

pH

déc ¹²sept 13 fév 14 avril 14 mai 14 juin 14 juil 14aout ¹⁴sept 14 oct 14 dec 14 fév 15

pH 5,8 6,0 6,2 6,4 6,6 6,8 7,0 7,2 7,4 7,6 P1 P2 P4 Pz29 Début du traitement

Figure 3-24 : pH dans les eaux souterraines en P1, P2, P4 et Pz29 entre septembre 2013 et février 2015.

On note l’absence d’évolution du potentiel rédox dans les piézomètres situés à proximité de la barrière (P1, P2 et Pz29), malgré l’injection de peroxyde d’hydrogène dans la barrière (résultats non présentés). Les conditions demeurent réductrices et les potentiel rédox varient entre -100 et -50 mV. Ces résultats mettent en évidence que les conditions du milieu demeurent réductrices malgré le traitement.

En février 2015 et avril 2015, on constate la mise en place significative de conditions oxydantes dans l’ouvrage P4 marquée notamment par des potentiel rédox positif. Cependant, il n’est exclu que cela soit la conséquence d’un défaut du traitement.

3.3.2.2 Alcalinité

L’alcalinité dans les eaux naturelles est principalement portée par le système carbonate, qui représente le principal couple acido-basique en présence (Michard, 1989) :

𝑎𝑙𝑐 = [𝐻𝐶𝑂₃−] + [𝐶𝑂₃2−] + [𝑂𝐻−] − [𝐻+]

Lors des réactions de biodégradation, les bactéries minéralisent les BTEX en CO2 dissous. Cela entraine une augmentation de l’alcalinité des eaux (tant que le pH est supérieur à 6,5). Ainsi le dosage de l’alcalinité peut donner une information sur l’activité de biodégradation dans les eaux.

L’alcalinité des piézomètres situés au niveau de la zone de traitement (P1, P2, P4 et Pz29) est globalement supérieure à celle de l’ouvrage Pz4 situé en amont hydraulique de la zone de traitement. Cependant, cette tendance est observée avant la mise en place du traitement, et semble être la résultante de l’activité de biodégradation naturelle anoxique présente sur le site.

Aucune augmentation notable de l’alcalinité n’est enregistrée depuis la mise en place du traitement. Compte tenu du caractère calcaire de l’aquifère, de la forte alcalinité des eaux et de l’incertitude analytique (5 %), il est possible que même en présence de biodégradation « forcée », l’augmentation de l’alcalinité ne soit pas significative. Dans le chapitre 4, une étude de modélisation géochimique de ce phénomène permettra de préciser ces conclusions.

Alcalinité

sept 1³ fév 14 avril 14 mai 14 juin 14 juil 14 aout 14 sept 1⁴ oct 14 dec 14 fév 15 avril 15

Alc alinité ( °F ) 20 30 40 50 60 70 80 P1 P2 P4 Pz29 Pz4 Début du traitement

Figure 3-25 : Alcalinité totale des eaux souterraines sur les ouvrages P1, P2, P4, Pz29 et Pz4.

3.3.2.3 Accepteurs et donneurs d’électrons

Avant la mise en place du traitement, les conditions sur site sont anoxiques. Les micro-organismes consomment l’oxygène, les nitrates et les sulfates, et produisent du manganèse II et du fer II. Dans le cadre du traitement, l’apport d’oxygène qui a pour but d’activer cette biodégradation naturelle, devrait avoir pour conséquence un retour à des conditions oxydantes sur site (présence d’oxygène, de nitrates, de sulfates et absence de manganèse II et de fer II).

Les concentrations en oxygène sur le site sont présentées Figure 3-26. Malgré les quantités importantes de peroxyde d’hydrogène (H2O2) injectées sur le site (autour de 200 mg/L), les concentrations en oxygène dans les piézomètres situés aux abords de la barrière restent faibles. Dans le piézomètre P4, au début et à la fin du traitement, des conditions oxiques sont observées. Il est possible que des écoulements préférentiels apportent de l’oxygène dans cet ouvrage qui, bien que situé à l’amont hydraulique des injections d’oxygène, est très proche de la barrière (environ 2 m) et de l’ouvrage P7 (environ 1 m) et pourrait être directement influencé par l’injection.

Oxygène (O

)

dec ¹²sept 1³ fév 14 avril 14 mai 14 juin 14 juil 14 aout 14 oct 14 dec 14 fév 15 avril 15

C on centr ation s (m g/L ) 0 2 4 6 8 10 P1 P2 P4 Pz29 Début du traitement

Figure 3-26 : Concentrations en dioxygène dissous dans les eaux souterraines sur les ouvrages P1, P2, P4 et Pz29.

Comme on le remarque sur la Figure 3-26, suite au lancement du traitement en avril 2014, les conditions aux abords de la barrière (piézomètres P1, P2 et Pz29) demeurent anoxiques.

A partir d’avril 2015, on constate dans le piézomètre P4 la présence de sulfates, l’absence de production de MnII et une faible production de FeII ; seuls les nitrates sont consommés. Des conditions oxydantes apparaissent dans cet ouvrage et sont à corréler avec l’absence de contaminant en P4 à cette même date. Cependant, comme déjà évoqué plus haut, il est probable que ces effets soient liés à un défaut du traitement. Une étude approfondie, notamment par modélisation, est nécessaire pour déterminer le mécanisme qui est responsable de l’évolution des conditions redox dans ce piézomètre.

Durant la période de traitement, on note une baisse des concentrations en sulfates en Pz29 et une augmentation du FeII en P1 et P2. Il est probable que cela soit lié à l’augmentation des concentrations en BTEX durant cette période.

3.3.2.4 Bilan

Suite au lancement du traitement en avril 2014, les concentrations en BTEX, et notamment en TEX, ont fortement augmenté.

Les concentrations en benzène et toluène diminuent en P2, Pz29 et P4 à partir de juin/juillet 2014. Les concentrations en éthylbenzène et xylènes restent stables et à un niveau élevé en P1, P2 et Pz29, et diminuent en P4 à partir d’avril 2015.

De manière générale, malgré l’apport d’oxygène, les conditions dans les eaux souterraines demeurent réductrices. Les indicateurs de biodégradation varient peu et ne permettent pas de mettre en évidence de manière notable une augmentation de la biodégradation microbienne.