Matière organique extractible à l’eau (MOD)

1.2.2.1 MOD issue des terres préalablement extraites au chloroforme

Dans le but de vérifier que, conformément à ce qui était attendu, l’extraction au solvant permet d’éliminer tous les contaminants organiques mobilisables par l’eau, les terres, suite à leur extraction au solvant, ont été séchées à l’air puis ré-extraites à l’eau au Soxhlet pendant 24 h.

COD : La teneur en COD des eaux obtenues est de 62 mgC/L, 29 mgC/L et 11 mgC/L pour les terres

d’Homécourt, de Neuves-Maisons et de Rennes respectivement. En normalisant à la masse de terre extraite, les teneurs sont respectivement de 0,62, 0,29 et 0,11 mgC/g de terre.

Matrices de fluorescence : Les MEE (Figure 6-7) des eaux issues des trois terres préalablement

extraites au solvant sont très proches avec un massif dominant aux faibles longueurs d’onde d’excitation, dans la région {250<λEx<280 nm ; 350<λEm<475 nm} et un épaulement vers des longueurs d’onde d’excitation un peu plus grandes {280<λEx<325 nm ; 375<λEm<425 nm}. Le profil de la terre de Rennes diffère légèrement avec un épaulement plus marqué et un massif qui s’étend plus vers les grandes longueurs d’onde d’émission.

Figure 6-7 : Matrices d'excitation-émission des eaux obtenues par extraction Soxhlet des terres de cokeries d’Homécourt (cok-H) et de Neuves-Maisons (cok-NM) et de celle de l’usine à gaz de Rennes (gaz-R), préalablement extraites au solvant

organique.

Chromatographie d’exclusion stérique : L’étude par chromatographie d’exclusion stérique (CES)

des eaux (Figure 6-8), montre une distribution en masses des composés allant, en moyenne, de 50 à 5000 Da avec une prédominance des composés de 500 à 2000 Da. Pour les 3 terres étudiées, les gammes de masses mesurées sont voisines, mais les distributions diffèrent. Deux massifs dominent, centrés sur 1200 et 1700 Da. Un massif centré sur 530 Da est clairement visible pour les MOD des deux terres de cokeries et un dernier centré sur 190 Da se distingue uniquement sur la MOD de terre de Neuves-Maisons.

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Figure 6-8 : Distributions en masses moléculaires obtenues par chromatographie d’exclusion stérique des MOD obtenues par extraction Soxhlet à l’eau des terres cok-H, cok-NM et gaz-R préalablement extraites au chloroforme.

Teneur en CAP : Les teneurs en somme des 16 HAP mesurées dans les eaux sont de 0,42 µg/L,

0,71 µg/L et 0,98 µg/L pour les terres cok-H, cok-NM et gaz-R respectivement. En normalisant ces résultats par rapport à la masse de terre extraite, les concentrations sont de 0,004 µg/g, 0,007 µg/g et 0,010 µg/g respectivement (Figure 6-9). Les trois eaux présentent une forte proportion de fluoranthène et des faibles proportions de HAP de hauts poids moléculaires compatibles avec leurs faibles solubilités. Des différences significatives sont également observées. Les eaux issues de gaz-R sont marquées par la prédominance des HAP légers et notamment le phénanthrène. Les eaux issues de cok-NM sont prédominées par l’anthracène, composé peu soluble dans l’eau.

Figure 6-9 : Concentrations en HAP (en µg/g de terre sèche) dans les eaux issues des terres cok-H, cok-NM et gaz-R préalablement extraites au chloroforme.

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Les teneurs en composés aromatiques polycycliques oxygénés (CAP-O) et azotés (CAP-N) ont également été mesurées. Elles sont de 0,650 µg/L, 1,015 µg/L et 1,137 µg/L pour les CAP-O ; de 0,080 µg/L, 0,191 µg/L et 0,405 µg/L pour les CAP-N pour les terres cok-H, cok-NM et gaz-R. En normalisant ces résultats par rapport à la masse de terre extraite, les concentrations en CAP-O sont de 0,007 µg/g, 0,010 µg/g et 0,011 µg/g et en CAP-N de 0,001 µg/g, 0,002 µg/g et 0,004 µg/g pour les terres cok-H, cok-NM et gaz-R respectivement (Figure 6-10). Pour les 3 terres, l’anthraquinone et le carbazole sont les CAP polaires les plus concentrés.

Figure 6-10 : Concentrations en CAP Oxygénés et Azotés (en µg/g de terre sèche) dans les extraits aqueux des terres cok-H, cok-NM et gaz-R préalablement extraites au chloroforme.

Sur ces trois eaux issues des terres préalablement extraites au solvant organique, nous observons que les concentrations en CAP-O et CAP-N sont égales voire légèrement supérieures (jusqu’à 1,5 fois) à la concentration en HAP. Une analyse qualitative des chromatogrammes obtenus a montré la présence de composés oxygénés comme des alcools, des cétones et des esters tels que l’indole et l’indanone.

1.2.2.2 MOD issue des terres brutes

Afin de valider que l’extrait aqueux obtenu à partir des terres préalablement extraites au solvant est bien caractéristique d’une terre « épuisée » en contaminants, les terres brutes (c’est-à-dire non préalablement extraites au solvant organique) ont été extraites au Soxhlet à l’eau pendant 24 h.

COD : La teneur en COD des eaux obtenues est de 221 mgC/L, 191 mgC/L et 18 mgC/L pour les

terres cok-H, cok-NM et gaz-R. En normalisant à la masse de terre extraite, les concentrations sont respectivement de 2,21, 1,91 et 0,18 mgC/g de terre. La concentration en COD des terres de gaz-R est plus de 10 fois moins importante que celle des terres de cok-H et cok-NM.

Matrice de fluorescence : Les MEE (Figure 6-11) sont très proches pour les 3 terres avec un massif

dominant aux faibles longueurs d’onde d’excitation, dans la région {250<λEx<300 nm ; 350<λEm<475 nm}. La terre gaz-R se démarque, une nouvelle fois, par un épaulement dans la région {280<λEx<300 nm ; 340<λEm<375 nm} et un massif qui s’étend un peu plus vers les grandes longueurs d’onde d’émission, jusque 500 nm.

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Figure 6-11 : Matrices d'excitation-émission des eaux obtenues par extraction Soxhlet des terres brutes de cokeries d’Homécourt (cok-H) et de Neuves-Maisons (cok-NM) et de celle de l’usine à gaz de Rennes (gaz-R).

Chromatographie d’exclusion stérique : L’étude par chromatographie d’exclusion stérique des eaux

(Figure 6-12) montre une distribution massique comprise, en moyenne, entre 100 et 4500 Da avec une prédominance des composés de 500 à 2000 Da. Pour les 3 terres étudiées, les gammes de masse sont proches, mais les profils diffèrent. Deux massifs centrés sur 1600 Da et 530 Da sont clairement visibles, et plus particulièrement pour la terre d’Homécourt.

Figure 6-12 : Distributions en masses moléculaires obtenues par chromatographie d’exclusion stérique des MOD issues des extractions Soxhlet à l’eau des terres brutes cok-H, cok-NM et gaz-R.

Les concentrations en somme des 16 HAP mesurées dans l’eau sont de 47,6 µg/L, 22,9 µg/L et 47,3 µg/L pour les terres d’Homécourt, de Neuves-Maisons et de Rennes. En normalisant ces résultats par rapport à la masse de terre extraite, les concentrations sont de 0,48 µg/g, 0,23 µg/g et 0,47 µg/g respectivement (Figure 6-13). Les concentrations de chacun de ces composés hydrophobes restent inférieures à leurs limites de solubilité. Les distributions moléculaires sont voisines pour les trois terres. Le profil est centré sur les composés de 3-4 cycles avec une prédominance de l’anthracène. Ce point est particulier car l’anthracène est pourtant environ 30 fois moins soluble que le phénanthrène. Nous avons déjà remarqué sa présence dans les eaux de lysimètres (cf. Chapitre 3).

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Figure 6-13 : Concentrations en HAP (en µg/g de terre sèche) dans les eaux issues des terres cok-H, cok-NM et gaz-R.

Les concentrations en composés aromatiques polycycliques oxygénés (CAP-O) et azotés (CAP-N) sont respectivement de 33,9 µg/L, 18,9 µg/L et 24,0 µg/L ; de 17,9 µg/L, 10,2 µg/L et 29,5 µg/L pour les terres cok-H, cok-NM et gaz-R. En normalisant ces résultats par rapport à la masse de terre extraite, les concentrations en CAP-O sont de 0,34 µg/g, 0,19 µg/g et 0,24 µg/g et en CAP-N de 0,18 µg/g, 0,10 µg/g et 0,30 µg/g pour les terres cok-H, cok-NM et gaz-R (Figure 6-14). Pour les 3 terres, la distribution et les concentrations sont proches. Le carbazole est le CAP polaire le plus abondant.

Figure 6-14 : Concentrations en CAP Oxygénés et Azotés (en µg/g de terre sèche) dans les eaux issues des terres H, cok-NM et gaz-R.

Sur ces trois eaux issues de l’extraction Soxhlet des terres brutes, les concentrations en HAP, CAP-O et CAP-N mobilisables sont proches. La forte concentration en HAP, pour une eau, est due à la forte charge initiale des terres contaminées (de 1000 à 3000 µg/g). Les chromatogrammes obtenus sont très proches de ceux de l’eau après lixiviation de la terre extraite

181 au chloroforme. Une analyse qualitative a montré la prédominance des composés légers et la présence de composés oxygénés comme des alcools, des cétones et des esters tels que l’indole et l’indanone.

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1.3 Discussion