MINISTÈRE DE L'ENVIRONNEMENT
DIRECTION DE L'EAU,ET DE LA PRÉVENTION
DE POLLUTION ET DES RISQUES
Etude du transfert des composés
organohalogènés volatils de la surface
du sol à la nappe phréatique
bibliographie
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BRGM
MINISTÈRE DE L'ENVIRONNEMENT
DIRECTION DE L'EAU, ET DE LA PRÉVENTION
DE POLLUTION ET DES RISQUES
Etude du transfert des composés
organohalogènés volatils de la surface
du sol à la nappe phréatique
bibliographie
D. BarberisB. Mazenc
Janvier 198787 SGN 028 IDF
BUREAU DE RECHERCHES GEOLOGIQUES ET MINIERESSERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL
Service Géologique Régional Ile-de-FranceZ.I. de la Haie Griselle - 27, rue du 8-Mal 1 945
Boîte n° 206 - 94478 Boissy-St-Léger Cedex - Tél.: 45.69.33.33
BRGM
MINISTÈRE DE L'ENVIRONNEMENT
DIRECTION DE L'EAU, ET DE LA PRÉVENTION
DE POLLUTION ET DES RISQUES
Etude du transfert des composés
organohalogènés volatils de la surface
du sol à la nappe phréatique
bibliographie
D. BarberisB. Mazenc
Janvier 198787 SGN 028 IDF
BUREAU DE RECHERCHES GEOLOGIQUES ET MINIERESSERVICE GÉOLOGIQUE NATIONAL
Service Géologique Régional Ile-de-FranceZ.I. de la Haie Griselle - 27, rue du 8-Mal 1 945
Boîte n° 206 - 94478 Boissy-St-Léger Cedex - Tél.: 45.69.33.33
RESUME
Depuis le début des années 1970, la présence de composés
organohalogènés volatils a été mise en évidence dans les eaux superficielles et
souterraines.
Les produits les plus souvent identifiés sont les dérivés halogènes
des hydrocarbures à un ou deux atomes de carbone.
La consommation quotidienne d'eau contaminée peut avoir à long
terme des effets nocifs sur la santé.
Les composés organohalogènés volatils n'ont pas d'origine naturelle.
Leur présence dans l'environnement est due d'une part à leur mode de
production (les pertes par evaporation étant importantes au cours de leur
synthèse), d'autre part à leur utilisation (45 % des solvants utilisées en
France sont des solvants chlorés).
Ces substances sont chimiquement très stables, peu adsorbes par la
matrice solide et résistent à la biodégradation. Lorsqu'elles ont atteint la
nappe, leur élimination in situ est difficilement envisageable. La seule voie de
dépollution naturelle est la volatilisation dans la zone non saturée. Ce
transfert de molécules volatiles vers l'atmosphère se produit soit au cours de
la percolation de l'eau contaminée à travers le sol, soit à partir de
l'interface entre la zone saturée et la zone non saturée.
RESUME
Depuis le début des années 1970, la présence de composés
organohalogènés volatils a été mise en évidence dans les eaux superficielles et
souterraines.
Les produits les plus souvent identifiés sont les dérivés halogènes
des hydrocarbures à un ou deux atomes de carbone.
La consommation quotidienne d'eau contaminée peut avoir à long
terme des effets nocifs sur la santé.
Les composés organohalogènés volatils n'ont pas d'origine naturelle.
Leur présence dans l'environnement est due d'une part à leur mode de
production (les pertes par evaporation étant importantes au cours de leur
synthèse), d'autre part à leur utilisation (45 % des solvants utilisées en
France sont des solvants chlorés).
Ces substances sont chimiquement très stables, peu adsorbes par la
matrice solide et résistent à la biodégradation. Lorsqu'elles ont atteint la
nappe, leur élimination in situ est difficilement envisageable. La seule voie de
dépollution naturelle est la volatilisation dans la zone non saturée. Ce
transfert de molécules volatiles vers l'atmosphère se produit soit au cours de
la percolation de l'eau contaminée à travers le sol, soit à partir de
l'interface entre la zone saturée et la zone non saturée.
PREAMBULE
A la demande du Ministère de l'Environnement, le Bureau de
Recherches Géologiques et Minières (Service Géologique Ile de France) a été
chargé d'étudier le comportement des composés organohalogènés volatils durant
leur transfert dans le sol à travers la zone non saturée jusqu'à la nappe
phréatique.
Le travail a porté sur les produits les plus fréquemment identifiés
lors des pollutions organiques : les dérivés halogènes des hydrocarbures à un
ou deux atomes de carbone.
Le rapport se présente en deux volumes :
* Le premier est essentiellement bibliographique : il s'agit du présent
fascicule.
* Le deuxième expose les différentes expérimentations réalisées aussi bien en
laboratoire sur modèles physiques, que sur le terrain (rapport 87 SGN
029 IDF).
Cette étude a pu être menée à bien, grâce à l'étroite collaboration
avec le laboratoire de Contrôle des Eaux de la Ville de Paris qui a eu en
charge toute la partie analytique.
Par ailleurs, ces travaux ont donné lieu à la soutenance d'un
mémoire de DEA à l'université de Paris V I . *
* * * *
* D. BARBERIS : Contribution à l'étude de la migration des composés
organohalogènés volatils dans la zone non saturée. Mémoire pour l'obtention du
D.E. A. national de Sciences de l'Eau à . I ' Uni versi té Pierre et Marie Curie
(Paris VI) - Octobre 1986.
PREAMBULE
A la demande du Ministère de l'Environnement, le Bureau de
Recherches Géologiques et Minières (Service Géologique Ile de France) a été
chargé d'étudier le comportement des composés organohalogènés volatils durant
leur transfert dans le sol à travers la zone non saturée jusqu'à la nappe
phréatique.
Le travail a porté sur les produits les plus fréquemment identifiés
lors des pollutions organiques : les dérivés halogènes des hydrocarbures à un
ou deux atomes de carbone.
Le rapport se présente en deux volumes :
* Le premier est essentiellement bibliographique : il s'agit du présent
fascicule.
* Le deuxième expose les différentes expérimentations réalisées aussi bien en
laboratoire sur modèles physiques, que sur le terrain (rapport 87 SGN
029 IDF).
Cette étude a pu être menée à bien, grâce à l'étroite collaboration
avec le laboratoire de Contrôle des Eaux de la Ville de Paris qui a eu en
charge toute la partie analytique.
Par ailleurs, ces travaux ont donné lieu à la soutenance d'un
mémoire de DEA à l'université de Paris V I . *
* * * *
* D. BARBERIS : Contribution à l'étude de la migration des composés
organohalogènés volatils dans la zone non saturée. Mémoire pour l'obtention du
D.E. A. national de Sciences de l'Eau à . I ' Uni versi té Pierre et Marie Curie
(Paris VI) - Octobre 1986.
SOMMAIRE
RESUME
PREAMBULE
TEXTE
1. - TOXICITE ET NORMES 2
2. - CONTAMINATION DU MILIEU NATUREL PAR LES COMPOSESORGANOHALOGENES VOLATILS 3
3. - POLLUTION ACCIDENTELLE . 4
4. - POLLUTION CHRONIQUE 6
4.i. - LES EAUX DE SURFACE 6
^.2. - LES EAUX SOUTERRAINES 6
5. - PREVENTION 8
BIBLIOGRAPHIE 9
SOMMAIRE
RESUME
PREAMBULE
TEXTE
1. - TOXICITE ET NORMES 2
2. - CONTAMINATION DU MILIEU NATUREL PAR LES COMPOSESORGANOHALOGENES VOLATILS 3
3. - POLLUTION ACCIDENTELLE . 4
4. - POLLUTION CHRONIQUE 6
4.i. - LES EAUX DE SURFACE 6
^.2. - LES EAUX SOUTERRAINES 6
5. - PREVENTION 8
BIBLIOGRAPHIE 9
- 1 -
Pour la clarté de l'exposé, cette étude bibliographique se décompose
en cinq chapitres synthétiques dont le contenu se trouve développé dans les
annexes.
Après avoir abordé les risques sanitaires induits par la
consommation de composés organohalogènés volatils, nous examinerons les
différents types de pollution du milieu naturel (accidentelle ou chronique) et
les moyens de prévention.
- 1 -
Pour la clarté de l'exposé, cette étude bibliographique se décompose
en cinq chapitres synthétiques dont le contenu se trouve développé dans les
annexes.
Après avoir abordé les risques sanitaires induits par la
consommation de composés organohalogènés volatils, nous examinerons les
différents types de pollution du milieu naturel (accidentelle ou chronique) et
les moyens de prévention.
- 2 -
Au début des années 1970, la présence de composés organohalogènés
volatils a été mise en évidence dans les eaux superficielles et souterraines
(1,2).
Les composés les plus souvent identifiés sont les dérivés chlorés du
méthane (CH^) , de Méthane (CH^ -. CH ) et de Méthylène (CH2 = CH ) .
1. - TOXICITE ET NORMES
La nature cancérigène du trichloroéthylène, du tétrachlorure de
carbone, du chloroforme et du tétrachloroéthylène a été confirmée par des
expérimentations animales. Des études sur les risques de cancer liés à
l'adsorption d'eau de boisson contaminée ont été menées aux U.S.A. (3, 4).
Compte tenu des concentrations très faibles mises en cause (quelques ug/l) les
conclusions sont extrêmement délicates à tirer : le problème de 'l'eau peut
difficilement s'isoler de celui global des contaminants de l'environnement
(apports par l'air, les aliments). Toutefois, même si l'on peut émettre des
réserves sur les méthodes d'évaluation des risques sanitaires, il apparaTt que
la consommation quotidienne d'eau contaminée par des composés organohalogènés
volatils (O.H.V.) peut avoir à long terme des effets nocifs sur la santé.
L'organisation mondiale de la santé, au vu des différentes études
toxicologiques, a donc établi pour un certain nombre de composés
organohalogènés, des concentrations maximales admissibles dans les eaux de
boisson qui sont résumées dans le tableau 1 :
Composé
1 Tétrachlorure de carbone1 Chloroforme|l,2 dichloroéthane|l,l dichloroéthylène1 Tétrachloroéthylène1 Trichloroéthylène
Concentration
33010
0,31030
(ug/l) 1
TABLEAU 1
- 2 -
Au début des années 1970, la présence de composés organohalogènés
volatils a été mise en évidence dans les eaux superficielles et souterraines
(1,2).
Les composés les plus souvent identifiés sont les dérivés chlorés du
méthane (CH^) , de Méthane (CH^ -. CH ) et de Méthylène (CH2 = CH ) .
1. - TOXICITE ET NORMES
La nature cancérigène du trichloroéthylène, du tétrachlorure de
carbone, du chloroforme et du tétrachloroéthylène a été confirmée par des
expérimentations animales. Des études sur les risques de cancer liés à
l'adsorption d'eau de boisson contaminée ont été menées aux U.S.A. (3, 4).
Compte tenu des concentrations très faibles mises en cause (quelques ug/l) les
conclusions sont extrêmement délicates à tirer : le problème de 'l'eau peut
difficilement s'isoler de celui global des contaminants de l'environnement
(apports par l'air, les aliments). Toutefois, même si l'on peut émettre des
réserves sur les méthodes d'évaluation des risques sanitaires, il apparaTt que
la consommation quotidienne d'eau contaminée par des composés organohalogènés
volatils (O.H.V.) peut avoir à long terme des effets nocifs sur la santé.
L'organisation mondiale de la santé, au vu des différentes études
toxicologiques, a donc établi pour un certain nombre de composés
organohalogènés, des concentrations maximales admissibles dans les eaux de
boisson qui sont résumées dans le tableau 1 :
Composé
1 Tétrachlorure de carbone1 Chloroforme|l,2 dichloroéthane|l,l dichloroéthylène1 Tétrachloroéthylène1 Trichloroéthylène
Concentration
33010
0,31030
(ug/l) 1
TABLEAU 1
- 3 -
Les Communautés Européennes ont, quant à elles, défini dans la
directive du 15 juillet 1980 relative à la qualité des eaux destinées à la
consommation humaine, des niveaux guides et des concentrations maximales
admissibles reproduites dans le tableau 2.
1 Paramètres
1 Pesticides et pro-1 duits apparentés :
|- par substance1 individualisée
1 - au total
¡Autres composés or-Iganochlorés ne rele-1 vant pas du paramè-1 tre précédent
Expressiondes
résultats
Hg/1
'
'.
pg/1
Niveauguide
1
Concentra¬tion maxima Observations 1
le admissible |
0,1
0,5
On entend par pesticides |
et produits apparentés : |
- les insecticides : |
. organochlorés persis-|tants 1
. organophosphorés |
. carbamates |
- les herbicides |
- les fongicides |
- les PCB et PCT j
La concentration en halo-|formes doit être réduite |
dans toute la mesure du |
possible 1
TABLEAU 2
2. - CONTAMINATION DU MILIEU NATUREL PAR LES COMPOSES
ORGANOHALOGENES VOLATILS
Les composés organohalogènés volatils n'ont pas d'origine naturelle.
Leur présence dans l'environnement est due d'une part à leur mode de
production (les pertes par evaporation étant importantes au cours de leursynthèse), d'autre part à leur utilisation (45 % des solvants utilisés en Francesont des solvants chlorés).
La nature de la pollution chimique dépend du mode d'apport du
toxique au milieu naturel. On distinguera les déversements massifs (pollution
accidentelle) et les déversements insidieux (pollution chronique).
- 3 -
Les Communautés Européennes ont, quant à elles, défini dans la
directive du 15 juillet 1980 relative à la qualité des eaux destinées à la
consommation humaine, des niveaux guides et des concentrations maximales
admissibles reproduites dans le tableau 2.
1 Paramètres
1 Pesticides et pro-1 duits apparentés :
|- par substance1 individualisée
1 - au total
¡Autres composés or-Iganochlorés ne rele-1 vant pas du paramè-1 tre précédent
Expressiondes
résultats
Hg/1
'
'.
pg/1
Niveauguide
1
Concentra¬tion maxima Observations 1
le admissible |
0,1
0,5
On entend par pesticides |
et produits apparentés : |
- les insecticides : |
. organochlorés persis-|tants 1
. organophosphorés |
. carbamates |
- les herbicides |
- les fongicides |
- les PCB et PCT j
La concentration en halo-|formes doit être réduite |
dans toute la mesure du |
possible 1
TABLEAU 2
2. - CONTAMINATION DU MILIEU NATUREL PAR LES COMPOSES
ORGANOHALOGENES VOLATILS
Les composés organohalogènés volatils n'ont pas d'origine naturelle.
Leur présence dans l'environnement est due d'une part à leur mode de
production (les pertes par evaporation étant importantes au cours de leursynthèse), d'autre part à leur utilisation (45 % des solvants utilisés en Francesont des solvants chlorés).
La nature de la pollution chimique dépend du mode d'apport du
toxique au milieu naturel. On distinguera les déversements massifs (pollution
accidentelle) et les déversements insidieux (pollution chronique).
- 4 -
3. - POLLUTION ACCIDENTELLE
Les déversements massifs peuvent être dus à des accidents au cours
du transport ou à une installation industrielle défectueuse. Ce type de
pollution est généralement localisé et les teneurs en toxiques sont élevées. Les
concentrations sont alors fréquemment supérieures aux limites de solubilité dans
l'eau des composés. II faut alors envisager la migration des produits, non
plus sous forme dissoute dans l'eau, mais sous forme d'une phase organique
distincte de la phase aqueuse (5). La plupart des composés organohalogènés
volatils étant plus denses que l'eau, ils percolent verticalement à travers les
zones non saturée et saturée. Si la quantité de fluide organique infiltré est
supérieure à la capacité de rétention du terrain, le polluant atteint le niveau
imperméable et s'épand. D'autre part, il se produit une extension latérale de
la pollution : l'eau au contact de la phase fluide organique se charge en
composés organohalogènés sous forme dissoute, créant un panache de pollution
(figure 1 ) .
Surface du sol
Phase HC
Zone i nsa t urée
Eau capillaire
; .l;iC dissous dans l'eau
Zone
Impermeable
Fig.l Processus de migration des hydrocarbures chlorés(HC).
- 4 -
3. - POLLUTION ACCIDENTELLE
Les déversements massifs peuvent être dus à des accidents au cours
du transport ou à une installation industrielle défectueuse. Ce type de
pollution est généralement localisé et les teneurs en toxiques sont élevées. Les
concentrations sont alors fréquemment supérieures aux limites de solubilité dans
l'eau des composés. II faut alors envisager la migration des produits, non
plus sous forme dissoute dans l'eau, mais sous forme d'une phase organique
distincte de la phase aqueuse (5). La plupart des composés organohalogènés
volatils étant plus denses que l'eau, ils percolent verticalement à travers les
zones non saturée et saturée. Si la quantité de fluide organique infiltré est
supérieure à la capacité de rétention du terrain, le polluant atteint le niveau
imperméable et s'épand. D'autre part, il se produit une extension latérale de
la pollution : l'eau au contact de la phase fluide organique se charge en
composés organohalogènés sous forme dissoute, créant un panache de pollution
(figure 1 ) .
Surface du sol
Phase HC
Zone i nsa t urée
Eau capillaire
; .l;iC dissous dans l'eau
Zone
Impermeable
Fig.l Processus de migration des hydrocarbures chlorés(HC).
5 -
En cas de déversement massif de composés organohalogènés, on peut
envisager deux types de mesures pour limiter l'extension de la pollution :
* l'excavation du sol contaminé et le pompage direct du polluant (ceci n'étant
envisageable que lorsque le substratum imperméable est situé à faible
profondeur (figure 2),
CHC Eau
Impermeable
Fig. 2 : Système de récupération d'hydro¬
carbures chlorés utilisantdeux pompes .
la réalisation de forages de dépollution à l'aval du site pollué. On récupère
alors les produits sous forme dissoute.
5 -
En cas de déversement massif de composés organohalogènés, on peut
envisager deux types de mesures pour limiter l'extension de la pollution :
* l'excavation du sol contaminé et le pompage direct du polluant (ceci n'étant
envisageable que lorsque le substratum imperméable est situé à faible
profondeur (figure 2),
CHC Eau
Impermeable
Fig. 2 : Système de récupération d'hydro¬
carbures chlorés utilisantdeux pompes .
la réalisation de forages de dépollution à l'aval du site pollué. On récupère
alors les produits sous forme dissoute.
- 6 -
4. - POLLUTION CHRONIQUE
Les déversements insidieux de toxiques ne sont pas facilement
détectables. Les composés organohalogènés volatils ne sont pas dosés au cours
des analyses de routine (contrôle de la qualité des eaux de consommation). Ils
ne donnent un goût à l'eau qu'à des concentrations élevées. Des enquêtes
spécifiques sont donc nécessaires pour identifier ces composés dans les eaux.
La multiplication des cas de pollution observés a entrafné la mise en oeuvre,
au début des années 1980, dans divers pays (France, Grande-Bretagne,
Pays-Bas, U.S.A.) d'enquêtes nationales sur les teneurs en composés
organohalogènés volatils des eaux superficielles et souterraines (1, 6, 7, 8,
9).
Notons, que les données recueillies sur les trihalométhanes sont
biaisées. En effet, il est souvent difficile de prélever de l'eau non traitée, or
la chloration induit la formation de trihalométhanes (CHCI , CHCIBr, CHCIBr ,
etc). Les concentrations de l'eau traitée sont donc supérieures à celle de l'eau
brute. (10)
4.1 - LES EAUX DE SURFACE
Les eaux de surface reçoivent la plupart des rejets d'eaux usées
ayant ou n'ayant pas été traitées. Les quantités de polluants déversés dans
les eaux de rivière sont donc très importantes. Cependant, les teneurs en
composés organiques volatils trouvées sont toujours très faibles. II semble que
la volatilisation soit le principal facteur permettant l'élimination de ces
composés.
4.2 - LES EAUX SOUTERRAINES
De nombreux captages d'eau souterraine sont pollués par des
composés organohalogènés volatils. Les molécules les plus fréquemment
identifiées (teneurs supérieures à 0,1 ug/l) sont, par ordre d'importance :
1°) le trichloroéthylène,2°) le tétrachloroéthylène.
- 6 -
4. - POLLUTION CHRONIQUE
Les déversements insidieux de toxiques ne sont pas facilement
détectables. Les composés organohalogènés volatils ne sont pas dosés au cours
des analyses de routine (contrôle de la qualité des eaux de consommation). Ils
ne donnent un goût à l'eau qu'à des concentrations élevées. Des enquêtes
spécifiques sont donc nécessaires pour identifier ces composés dans les eaux.
La multiplication des cas de pollution observés a entrafné la mise en oeuvre,
au début des années 1980, dans divers pays (France, Grande-Bretagne,
Pays-Bas, U.S.A.) d'enquêtes nationales sur les teneurs en composés
organohalogènés volatils des eaux superficielles et souterraines (1, 6, 7, 8,
9).
Notons, que les données recueillies sur les trihalométhanes sont
biaisées. En effet, il est souvent difficile de prélever de l'eau non traitée, or
la chloration induit la formation de trihalométhanes (CHCI , CHCIBr, CHCIBr ,
etc). Les concentrations de l'eau traitée sont donc supérieures à celle de l'eau
brute. (10)
4.1 - LES EAUX DE SURFACE
Les eaux de surface reçoivent la plupart des rejets d'eaux usées
ayant ou n'ayant pas été traitées. Les quantités de polluants déversés dans
les eaux de rivière sont donc très importantes. Cependant, les teneurs en
composés organiques volatils trouvées sont toujours très faibles. II semble que
la volatilisation soit le principal facteur permettant l'élimination de ces
composés.
4.2 - LES EAUX SOUTERRAINES
De nombreux captages d'eau souterraine sont pollués par des
composés organohalogènés volatils. Les molécules les plus fréquemment
identifiées (teneurs supérieures à 0,1 ug/l) sont, par ordre d'importance :
1°) le trichloroéthylène,2°) le tétrachloroéthylène.
- 7 -
3°) le tétrachlorure de carbone,
4°) le trichloroéthane,
5°) le chloroforme.
II existe un bruit de fond de pollution (teneurs inférieures ou égales
à 1 yug/l ) dont l'origine semble être attribuable à la pollution atmosphérique
(11). Les composés organohalogènés volatils sont émis en quantités ¡mportantes
dans l'atmosphère lors de leur synthèse ou de leur, utilisation (60 % du
trichloroéthylène produit aux Etats-Unis est perdu par evaporation). Bien que
décomposés par photochimie, et malgré cette élimination rapide, on observe des
concentrations résiduelles de l'ordre de quelques yug/l . Ces polluants sont
entraînés par les eaux de pluie et contaminent ainsi les eaux souterraines.
Lorsque l'on observe des teneurs en composés organohalogènés
volatils supérieures à 10 yug/l , on peut généralement localiser une déchargeindustrielle qui est à l'origine de la pollution car souvent le seul "traitement"
des déchets industriels est leur dépôt sur le sol dans des décharges contrôlées
ou sauvages.
Les composés organohalogènés volatils sont peu réactifs. La photolyse
dans l'atmosphère, est la seule transformation chimique, dans des conditions
naturelles. Ces produits, lorsqu'ils atteignent la nappe phréatique, ne peuvent
donc pas être éliminés par voie chimique. D'autre part, ils ne sont pas
biodégradables en milieu oxygéné (ils peuvent l'être en anaérobiose et sous
certaines conditions) (12).
La matière organique est le principal adsorbant des composés
organohalogènés volatils dans le sol. Pour les faibles concentrations observées
dans les eaux naturelles, l'adsorption est réversible, la concentration dans le
solide, Cs, est directement proportionnelle à la concentration dans l'eau. Ce.
COn appelle coefficient de partage sol-eau, le rapport :
Le coefficient de partage sol-eau du composé est fonction de la
teneur en matière organique de I 'adsorbant et du caractère plus ou moins
lipophile du micropolluant considéré (13, 14). L'adsorption sera d'autant plus
importante que la teneur en matières organiques sera élevée et que le caractère
lipophile de la molécule sera marqué. Néanmoins, les composés organohalogènés
- 7 -
3°) le tétrachlorure de carbone,
4°) le trichloroéthane,
5°) le chloroforme.
II existe un bruit de fond de pollution (teneurs inférieures ou égales
à 1 yug/l ) dont l'origine semble être attribuable à la pollution atmosphérique
(11). Les composés organohalogènés volatils sont émis en quantités ¡mportantes
dans l'atmosphère lors de leur synthèse ou de leur, utilisation (60 % du
trichloroéthylène produit aux Etats-Unis est perdu par evaporation). Bien que
décomposés par photochimie, et malgré cette élimination rapide, on observe des
concentrations résiduelles de l'ordre de quelques yug/l . Ces polluants sont
entraînés par les eaux de pluie et contaminent ainsi les eaux souterraines.
Lorsque l'on observe des teneurs en composés organohalogènés
volatils supérieures à 10 yug/l , on peut généralement localiser une déchargeindustrielle qui est à l'origine de la pollution car souvent le seul "traitement"
des déchets industriels est leur dépôt sur le sol dans des décharges contrôlées
ou sauvages.
Les composés organohalogènés volatils sont peu réactifs. La photolyse
dans l'atmosphère, est la seule transformation chimique, dans des conditions
naturelles. Ces produits, lorsqu'ils atteignent la nappe phréatique, ne peuvent
donc pas être éliminés par voie chimique. D'autre part, ils ne sont pas
biodégradables en milieu oxygéné (ils peuvent l'être en anaérobiose et sous
certaines conditions) (12).
La matière organique est le principal adsorbant des composés
organohalogènés volatils dans le sol. Pour les faibles concentrations observées
dans les eaux naturelles, l'adsorption est réversible, la concentration dans le
solide, Cs, est directement proportionnelle à la concentration dans l'eau. Ce.
COn appelle coefficient de partage sol-eau, le rapport :
Le coefficient de partage sol-eau du composé est fonction de la
teneur en matière organique de I 'adsorbant et du caractère plus ou moins
lipophile du micropolluant considéré (13, 14). L'adsorption sera d'autant plus
importante que la teneur en matières organiques sera élevée et que le caractère
lipophile de la molécule sera marqué. Néanmoins, les composés organohalogènés
- 8 -
volatils ne sont que très partiellement retenus par le sol, Ainsi, il ressort des
études de filtration sur berges que ces produits migrent rapidement avec l'eau
d'infiltration vers l'aquifère (15).
Les composés organohalogènés volatils sont donc chimiquement
stables, peu adsorbes par la matrice solide et ils ne sont pas biodégradables
en milieu oxygéné.
Dans la zone non saturée, il y a un transfert direct des molécules
volatiles vers l'atmosphère. Pour les composés organohalogènés volatils, la
seule voie de dépollution naturelle est la volatilisation dans la zone non
saturée : soit au cours du transfert de l'eau contaminée de la surface du sol
jusqu'à la nappe phréatique, soit à partir de l'interface entre la zone non
saturée et la zone saturée.
Lorsqu'un captage d'eau souterraine est pollué, il existe parfois des
solutions moins coûteuses que le traitement spécifique des eaux contaminées
(aération, adsorption sur charbon actif ou sur résines macroréticulaires) . Dans
un champ captant, le maintien du pompage dans un puits pollué peut suffire à
protéger les forages voisins, l'eau pompée étant après passage dans un canal
d'aération rejetée dans le milieu naturel. Lorsque la direction du panache de
polluant est connue, des puits de dépollution peuvent être creusés, afin de
protéger les autres captages. Enfin, on peut mélanger des eaux contaminées et
des eaux non contaminées afin d'abaisser les teneurs en micropolluants
organiques à un niveau acceptable.
5. - PREVENTION
En matière de prévention, il convient d'une part de définir les
caractéristiques des décharges susceptibles de recevoir en dépôt des solvants
chlorés (origine de la plupart des pollutions des eaux souterraines), d'autre
part, d'éviter tous les rejets susceptibles d'altérer le milieu naturel. Des
traitements spécifiques permettent de limiter les apports : incinération des
déchets solides suivie d'une oxydation des vapeurs, aération ou stripping des
eaux contaminées.
- 8 -
volatils ne sont que très partiellement retenus par le sol, Ainsi, il ressort des
études de filtration sur berges que ces produits migrent rapidement avec l'eau
d'infiltration vers l'aquifère (15).
Les composés organohalogènés volatils sont donc chimiquement
stables, peu adsorbes par la matrice solide et ils ne sont pas biodégradables
en milieu oxygéné.
Dans la zone non saturée, il y a un transfert direct des molécules
volatiles vers l'atmosphère. Pour les composés organohalogènés volatils, la
seule voie de dépollution naturelle est la volatilisation dans la zone non
saturée : soit au cours du transfert de l'eau contaminée de la surface du sol
jusqu'à la nappe phréatique, soit à partir de l'interface entre la zone non
saturée et la zone saturée.
Lorsqu'un captage d'eau souterraine est pollué, il existe parfois des
solutions moins coûteuses que le traitement spécifique des eaux contaminées
(aération, adsorption sur charbon actif ou sur résines macroréticulaires) . Dans
un champ captant, le maintien du pompage dans un puits pollué peut suffire à
protéger les forages voisins, l'eau pompée étant après passage dans un canal
d'aération rejetée dans le milieu naturel. Lorsque la direction du panache de
polluant est connue, des puits de dépollution peuvent être creusés, afin de
protéger les autres captages. Enfin, on peut mélanger des eaux contaminées et
des eaux non contaminées afin d'abaisser les teneurs en micropolluants
organiques à un niveau acceptable.
5. - PREVENTION
En matière de prévention, il convient d'une part de définir les
caractéristiques des décharges susceptibles de recevoir en dépôt des solvants
chlorés (origine de la plupart des pollutions des eaux souterraines), d'autre
part, d'éviter tous les rejets susceptibles d'altérer le milieu naturel. Des
traitements spécifiques permettent de limiter les apports : incinération des
déchets solides suivie d'une oxydation des vapeurs, aération ou stripping des
eaux contaminées.
- 9 -
BIBLIOGRAPHIE
(1) A. Montiel, S. Rauzy, D. Tricard, Y. Penverne.
Enquête sur la teneur en solvant chloré à 1 ou 2 atomes de carbone dans
les eaux souterraines. 1985. Wat. supply, vol.3, Berlin "A", pp 157-164,
Pergamen Press L.t.d. Printed in Great Britain.
(2) G.K. Folkard.
The significance, occurence and removal of volatile chlorinated
hydrocarbon solvents in groundwaters. Wat. Pol lut. Control 1986.
(3) C. Richard Cothern, William A. Caniglio, Willima L. Marcus. Estimating
risk to human health, TCE in drinking water is used as the example.
Environ. Sci-Technol , vol.20, n° 2, 1986.
(4) Lahl , D.M. Cetimkaya, K. Duszein, B. Stachel , W. Thieman, B. Gabel , R.
Kozicki et A. Podbiedski (1981). Health risks from halogenated
hydrocarbons. The sciences of total environment, 20, 171-189.
(5) F. Schwille.
Groundwater pollution in porous media by fluids immiscible with water.
Quality of groundwater. Preceding of an international symposium,
Noordwijkerhout. The Netherlands, 1981, Studies in Environmental
Sciences, volume 17.
(6) B.C.J. Zoeteman, E. De Geef et F.J.J. Brinkmann.
Persistency of organic contaminant in groundwater, lessons soil pollution
incident in the Netherlands. The science of the total environment, 21,
(1981), 187-202.
(7) Folkard, O.K., Peters, C.J., Mc Intyke, E.E., et Perry, R. Investigation
into chlorinated hydrocarbur solvent in groundwaters. Draft Report to the
Department of the Environment under contract PECD 7/7/088, Novembre
1984.
- 9 -
BIBLIOGRAPHIE
(1) A. Montiel, S. Rauzy, D. Tricard, Y. Penverne.
Enquête sur la teneur en solvant chloré à 1 ou 2 atomes de carbone dans
les eaux souterraines. 1985. Wat. supply, vol.3, Berlin "A", pp 157-164,
Pergamen Press L.t.d. Printed in Great Britain.
(2) G.K. Folkard.
The significance, occurence and removal of volatile chlorinated
hydrocarbon solvents in groundwaters. Wat. Pol lut. Control 1986.
(3) C. Richard Cothern, William A. Caniglio, Willima L. Marcus. Estimating
risk to human health, TCE in drinking water is used as the example.
Environ. Sci-Technol , vol.20, n° 2, 1986.
(4) Lahl , D.M. Cetimkaya, K. Duszein, B. Stachel , W. Thieman, B. Gabel , R.
Kozicki et A. Podbiedski (1981). Health risks from halogenated
hydrocarbons. The sciences of total environment, 20, 171-189.
(5) F. Schwille.
Groundwater pollution in porous media by fluids immiscible with water.
Quality of groundwater. Preceding of an international symposium,
Noordwijkerhout. The Netherlands, 1981, Studies in Environmental
Sciences, volume 17.
(6) B.C.J. Zoeteman, E. De Geef et F.J.J. Brinkmann.
Persistency of organic contaminant in groundwater, lessons soil pollution
incident in the Netherlands. The science of the total environment, 21,
(1981), 187-202.
(7) Folkard, O.K., Peters, C.J., Mc Intyke, E.E., et Perry, R. Investigation
into chlorinated hydrocarbur solvent in groundwaters. Draft Report to the
Department of the Environment under contract PECD 7/7/088, Novembre
1984.
- 10 -
(8) Westrick, J.J., Mello, J.W., et Thomas, R.F.
Draft report the groundwater supply survey ; summary of volatile
organic contaminent occurence data. June, 1982, US EPA Technical
Support Division, office of drinking water, Cincinnati, Ohio.
(9) Westrick, J.J. , Mello, J.W., et Thomas, R.F.
The groundwater supply survey, jour. AWWA, 1984, 76, (5), 52-59.
(10) A. Montiei.
Les halométhanes dans l'eau, - Mécanisme de formation - Evolution -
Elimination - Thèse de doctorat d'état es-Sciences, Paris VI, 1978.
(11) Correira Y., Mortens G.J., Van Mensh F.H. et Whin B.P.
The occurence of trichloroéthylène, tétrachloroéthylène and 1,1,1
trichloroéthane in western Europe in air and water. Atmos. Environ 1977,
II, II 13-1 116.
(12) E.J. Bower and P.L. Mc Carty.
Transformations of 1 and 2 carbon halogenated Aliphatic Organic
Compound under methanogenic conditions.
Transformations of halogenated organic compounds under dénitrification
conditions. Applied and environmental microbiology. 1983.
(13) Gary. T. Chiou, Paul. E Porter et David W. Schmelding.
Partition equilibria of nonionic organic compounds between soil organic
matter and water. Environ. Sci. Technol. vol.17 n° 4, 1983.
(14) P. Schwarzenbach et J. Westall.
Transport of nonpolar organic compounds from subsurface water to
groundwater. Laboratory sorption studies. Environmental Science and
technology, volume 15, numéro 11, novembre 1981.
(15) P. Schwarzenbach, W. Giger, E. Hoehn, J.K. Schneider.
Behavior of organic compounds during infiltration of river water to
groundwater. Field studies. Environ, Sci, Technol. vol. 17, n° 8, 1983.
- 10 -
(8) Westrick, J.J., Mello, J.W., et Thomas, R.F.
Draft report the groundwater supply survey ; summary of volatile
organic contaminent occurence data. June, 1982, US EPA Technical
Support Division, office of drinking water, Cincinnati, Ohio.
(9) Westrick, J.J. , Mello, J.W., et Thomas, R.F.
The groundwater supply survey, jour. AWWA, 1984, 76, (5), 52-59.
(10) A. Montiei.
Les halométhanes dans l'eau, - Mécanisme de formation - Evolution -
Elimination - Thèse de doctorat d'état es-Sciences, Paris VI, 1978.
(11) Correira Y., Mortens G.J., Van Mensh F.H. et Whin B.P.
The occurence of trichloroéthylène, tétrachloroéthylène and 1,1,1
trichloroéthane in western Europe in air and water. Atmos. Environ 1977,
II, II 13-1 116.
(12) E.J. Bower and P.L. Mc Carty.
Transformations of 1 and 2 carbon halogenated Aliphatic Organic
Compound under methanogenic conditions.
Transformations of halogenated organic compounds under dénitrification
conditions. Applied and environmental microbiology. 1983.
(13) Gary. T. Chiou, Paul. E Porter et David W. Schmelding.
Partition equilibria of nonionic organic compounds between soil organic
matter and water. Environ. Sci. Technol. vol.17 n° 4, 1983.
(14) P. Schwarzenbach et J. Westall.
Transport of nonpolar organic compounds from subsurface water to
groundwater. Laboratory sorption studies. Environmental Science and
technology, volume 15, numéro 11, novembre 1981.
(15) P. Schwarzenbach, W. Giger, E. Hoehn, J.K. Schneider.
Behavior of organic compounds during infiltration of river water to
groundwater. Field studies. Environ, Sci, Technol. vol. 17, n° 8, 1983.
ANNEXES
ANNEXE 1
PROPRIETES PHYSIQUES 1 1
1.1. - Définition 11
1.2. - Principales caractéristiques physicochimiques 12
Bibliographie 16
ANNEXE 2
TOXICITE ET NORMES 17
2.1. - Toxicité 17
2.1.1. - Toxicité par inhalation et contact direct 17
2.1.2. - Toxicité occasionnée par l'absorption d'eaucontaminée 20
2.2. - Normes de potabilité 27
Bibliographie 28
ANNEXE 3
CONTAMINATION DU MILIEU NATUREL PAR LES COMPOSESORGANOHALOGENES VOLATILS 29
3.1. - Déversements massifs de toxiques 29
3.2. - Déversements Insidieux de toxiques 29
3.3. -Enquête sur ¡es teneurs en composés organoha¡ogenésvo¡ati¡s des eaux 30
3.4. - Différentes origines des composés organohalogènés volatilsdans le milieu naturei 30
./..
ANNEXES
ANNEXE 1
PROPRIETES PHYSIQUES 1 1
1.1. - Définition 11
1.2. - Principales caractéristiques physicochimiques 12
Bibliographie 16
ANNEXE 2
TOXICITE ET NORMES 17
2.1. - Toxicité 17
2.1.1. - Toxicité par inhalation et contact direct 17
2.1.2. - Toxicité occasionnée par l'absorption d'eaucontaminée 20
2.2. - Normes de potabilité 27
Bibliographie 28
ANNEXE 3
CONTAMINATION DU MILIEU NATUREL PAR LES COMPOSESORGANOHALOGENES VOLATILS 29
3.1. - Déversements massifs de toxiques 29
3.2. - Déversements Insidieux de toxiques 29
3.3. -Enquête sur ¡es teneurs en composés organoha¡ogenésvo¡ati¡s des eaux 30
3.4. - Différentes origines des composés organohalogènés volatilsdans le milieu naturei 30
./..
3.4.Í. - Formation des trihalométhanes ¡orsde ¡a chloration des eaux 30
3.^.2. -Teneurs en composés organohalogènés volatilsdes eaux de surface 32
3.4.3. -Teneurs en composés organohalogènés volatilsdes eaux souterraines 34
3.4.4. - Pollution atmosphérique 36
Bibliographie 38
ANNEXE 4
ELIMINATION DES COMPOSES ORGANOHALOGENESVOLA TILS 40
Bibliographie 44
ANNEXE 5
- COMPORTEMENT DES COMPOSES ORGANOHALOGENESVOLATILS DANS LE MILIEU NATUREL 45
5.1. - Pollution du milieu poreux par un polluant en solution . . . 45
5.1.1. - Adsorption - Désorption 45
5.1.2. - Volatilisation 50
5.1.3. - ¡nfluence des copoUuants sur la partition descomposés organohalogènés volatils 52
5.Í.4. - Elimination des polluants dans l'environnement ... 55
5.1.5. - Persistance des composés organohalogènés volatilsdans le milieu naturel ' 57
5.1.6. - Principe de dépoilution des nappes 57
Bibliographie 58
3.4.Í. - Formation des trihalométhanes ¡orsde ¡a chloration des eaux 30
3.^.2. -Teneurs en composés organohalogènés volatilsdes eaux de surface 32
3.4.3. -Teneurs en composés organohalogènés volatilsdes eaux souterraines 34
3.4.4. - Pollution atmosphérique 36
Bibliographie 38
ANNEXE 4
ELIMINATION DES COMPOSES ORGANOHALOGENESVOLA TILS 40
Bibliographie 44
ANNEXE 5
- COMPORTEMENT DES COMPOSES ORGANOHALOGENESVOLATILS DANS LE MILIEU NATUREL 45
5.1. - Pollution du milieu poreux par un polluant en solution . . . 45
5.1.1. - Adsorption - Désorption 45
5.1.2. - Volatilisation 50
5.1.3. - ¡nfluence des copoUuants sur la partition descomposés organohalogènés volatils 52
5.Í.4. - Elimination des polluants dans l'environnement ... 55
5.1.5. - Persistance des composés organohalogènés volatilsdans le milieu naturel ' 57
5.1.6. - Principe de dépoilution des nappes 57
Bibliographie 58
5.2. - PoUutlon du milieu poreux par un fluide non miscibledans l'eau 60
5.2.1. - Modèle hydrodynamique en zone non saturée 60
5.2.2. - Modèle hydrodynamique en zone saturée 61
5.2.3. - Conséquences de l'existence d'une phase organiquedistincte de ¡a phase aqueuse 63
5.2.4. - Principe de dépoUutlon des nappes 63
Bibliographie 65
5.2. - PoUutlon du milieu poreux par un fluide non miscibledans l'eau 60
5.2.1. - Modèle hydrodynamique en zone non saturée 60
5.2.2. - Modèle hydrodynamique en zone saturée 61
5.2.3. - Conséquences de l'existence d'une phase organiquedistincte de ¡a phase aqueuse 63
5.2.4. - Principe de dépoUutlon des nappes 63
Bibliographie 65
FIGURES
Figure 1 : U.S.A., 1986, estimation du nombre de captages poUuéspar du trichlorétylène (6). (eaux de surface) 32
Figure 2 : Proportion de captages pollués par le 1,2 dichloroéthane,le tétrachlorure de carbonne, le tétrachloroéthylène et ¡etr¡ch¡oroéthy¡ene. U.S.A. 1982. (eaux de surface) 33
Figure 3 : Fréquence de détection du trich¡oroéthy¡ene dans ¡eseaux souterraines 35
Figure 4 : Fréquence de détection du trichloroéthane dans leseaux souterraines 35
Figure 5 : Différents procédés d'aération (stripping) 43
Figure 6 : Relation entre solubilité et coefficient de partageoctanol - eau Koe 46
Figure 7 : isothermes d'adsorption à 20°C (1) 47
Figure 8 : Relation entre le coefficient de partage sol - eauet la solubiiité (1) 48
Figure 9 : Valeurs du coefficient de partage sol - eau (Kp) dequelques composés organiques non polaires en fonction de lateneur en matière organique de i'adsorbant 49
Figure 10 : Modification de ¡a constante de Henry liée à iaprésence d'un film d'hydrocarbures 51
Figure 11 : Taux d'évaporation de composes chlorés en solutiqnaqueuse diluée 53
Figure 12 : isothermes d'absorptions 54
Figure 13 : Processus de migration des composants d'huile et HC dansla zone non saturée 62
Figure i4 : Processus de migration de l'huile 62
Figure 15 : Processus de migration des hydrocarbures chlorés (HC) .... 62
Figure 17 : Système de récupération d'hydrocarbures chlorés utilisantdeux pompes 64
FIGURES
Figure 1 : U.S.A., 1986, estimation du nombre de captages poUuéspar du trichlorétylène (6). (eaux de surface) 32
Figure 2 : Proportion de captages pollués par le 1,2 dichloroéthane,le tétrachlorure de carbonne, le tétrachloroéthylène et ¡etr¡ch¡oroéthy¡ene. U.S.A. 1982. (eaux de surface) 33
Figure 3 : Fréquence de détection du trich¡oroéthy¡ene dans ¡eseaux souterraines 35
Figure 4 : Fréquence de détection du trichloroéthane dans leseaux souterraines 35
Figure 5 : Différents procédés d'aération (stripping) 43
Figure 6 : Relation entre solubilité et coefficient de partageoctanol - eau Koe 46
Figure 7 : isothermes d'adsorption à 20°C (1) 47
Figure 8 : Relation entre le coefficient de partage sol - eauet la solubiiité (1) 48
Figure 9 : Valeurs du coefficient de partage sol - eau (Kp) dequelques composés organiques non polaires en fonction de lateneur en matière organique de i'adsorbant 49
Figure 10 : Modification de ¡a constante de Henry liée à iaprésence d'un film d'hydrocarbures 51
Figure 11 : Taux d'évaporation de composes chlorés en solutiqnaqueuse diluée 53
Figure 12 : isothermes d'absorptions 54
Figure 13 : Processus de migration des composants d'huile et HC dansla zone non saturée 62
Figure i4 : Processus de migration de l'huile 62
Figure 15 : Processus de migration des hydrocarbures chlorés (HC) .... 62
Figure 17 : Système de récupération d'hydrocarbures chlorés utilisantdeux pompes 64
TABLEAUX
Tableau 1 : Consommation de solvants chlorés d'après le Ministèrede la Qualité de Vie (1972) 13
Tableau 2 : Caractéristiques physico-chimiques des principaux solvantschlorés présents dans les eaux (1), (2), (3), (^), (5) 15
Tableau 3 : Coefficients de partage de queiques composésorganohalogènés volatilS (2) - 18
Tableau 4 : Propriétés carcinogènes de certains composésorganohalogènés volatils (3) 19
Tableau 5 : Principales caractéristiques toxicologiques desorganohalogènés volatils 21
Tableau 6 : Efficacité hépatotoxique relative dessolvants chlorés (2) 22
Tableau 7 : Contribution relative de l'eau de boisson concernantl'absorption du tétrachlorure de carbone aux U.S.A. parrapport aux concentrations trouvées dans l'environnement . 23
Tableau 8 : Contribution relative de l'eau de boisson concernantl'absorption du tétrachloréthylène aux U.S.A. parrapport aux concentrations trouvées dans l'environnement . 24
Tableau 9 : Contribution relative de l'eau de boisson concernantl'absorption du trichloréthylène aux U.S.A. parrapport aux concentrations trouvées dans l'environnement . 25
Tableau 10 : Risque de cancer associé à la consommation d'eaucontenant des organohalogènés volatils (pour unrisque d'erreur de 5 %) 26
Tableau 11 : Concentration maximales admissibles (O.M. S.) 27
Tableau 12 : Niveaux guides (C.E.E.) 27
Tableau 13 : Elimination de composés organohalogènés volatils pardifférents traitements ^2
TABLEAUX
Tableau 1 : Consommation de solvants chlorés d'après le Ministèrede la Qualité de Vie (1972) 13
Tableau 2 : Caractéristiques physico-chimiques des principaux solvantschlorés présents dans les eaux (1), (2), (3), (^), (5) 15
Tableau 3 : Coefficients de partage de queiques composésorganohalogènés volatilS (2) - 18
Tableau 4 : Propriétés carcinogènes de certains composésorganohalogènés volatils (3) 19
Tableau 5 : Principales caractéristiques toxicologiques desorganohalogènés volatils 21
Tableau 6 : Efficacité hépatotoxique relative dessolvants chlorés (2) 22
Tableau 7 : Contribution relative de l'eau de boisson concernantl'absorption du tétrachlorure de carbone aux U.S.A. parrapport aux concentrations trouvées dans l'environnement . 23
Tableau 8 : Contribution relative de l'eau de boisson concernantl'absorption du tétrachloréthylène aux U.S.A. parrapport aux concentrations trouvées dans l'environnement . 24
Tableau 9 : Contribution relative de l'eau de boisson concernantl'absorption du trichloréthylène aux U.S.A. parrapport aux concentrations trouvées dans l'environnement . 25
Tableau 10 : Risque de cancer associé à la consommation d'eaucontenant des organohalogènés volatils (pour unrisque d'erreur de 5 %) 26
Tableau 11 : Concentration maximales admissibles (O.M. S.) 27
Tableau 12 : Niveaux guides (C.E.E.) 27
Tableau 13 : Elimination de composés organohalogènés volatils pardifférents traitements ^2
- 11 -
ANNEXE 1
PROPRIETES PHYSIQUES
1.1 - DEFINITION
La définition générale des composés organohalogènés est la
suivante : les dérivés halogènes résultent du remplacement d'un ou de
plusieurs atomes d'hydrogène d'un hydrocarbure par un halogène (chlore,
brome, iode ou fluor).
En fait, notre étude portera essentiellement sur les produits les
plus souvent rencontrés lors des pollutions organiques, c'est-à-dire . les
composés chlorés du méthane, de l'éthane et de Méthylène.
La liste suivante présente les principaux dérivés halogènes
identifiés des 3 hydrocarbures précédemment cités.
Méthane :
CH3CICH2CI2CHCI3CHCI2BrCHCIBr2CCI4
EthaneCH2CI-CH2CICHCI2-CH3CCI3-CH3CHCI2-CH2CICCI3-CH2CICHCI2-CHCI2CCI3-CHCI2CCI3-CCI3
EthyleneCHCI = CH2CHCI2 = CH2CHCI = CHCICCI2 = CHCICCI2 = CCI2
chlorure de methylchlorure de méthylènechloroformemonobromod ici oro-méthanemonochlorodibromo-méthanetétrachlorure de carbone
1,2 - dichloroéthane1,1 - dichloroéthane1.1.1 - trichloroéthane1.1.2 - tétrachloroéthane1,1,1,2 - tétrachloréthane1,1,2,2 - tétrachloréthanepentachloréthanehexachloréthane
chlorure de vinylechlorure de vinylidene1,2 - dichloroéthylènetrichloroéthylènetétrachloroéthylène
- 11 -
ANNEXE 1
PROPRIETES PHYSIQUES
1.1 - DEFINITION
La définition générale des composés organohalogènés est la
suivante : les dérivés halogènes résultent du remplacement d'un ou de
plusieurs atomes d'hydrogène d'un hydrocarbure par un halogène (chlore,
brome, iode ou fluor).
En fait, notre étude portera essentiellement sur les produits les
plus souvent rencontrés lors des pollutions organiques, c'est-à-dire . les
composés chlorés du méthane, de l'éthane et de Méthylène.
La liste suivante présente les principaux dérivés halogènes
identifiés des 3 hydrocarbures précédemment cités.
Méthane :
CH3CICH2CI2CHCI3CHCI2BrCHCIBr2CCI4
EthaneCH2CI-CH2CICHCI2-CH3CCI3-CH3CHCI2-CH2CICCI3-CH2CICHCI2-CHCI2CCI3-CHCI2CCI3-CCI3
EthyleneCHCI = CH2CHCI2 = CH2CHCI = CHCICCI2 = CHCICCI2 = CCI2
chlorure de methylchlorure de méthylènechloroformemonobromod ici oro-méthanemonochlorodibromo-méthanetétrachlorure de carbone
1,2 - dichloroéthane1,1 - dichloroéthane1.1.1 - trichloroéthane1.1.2 - tétrachloroéthane1,1,1,2 - tétrachloréthane1,1,2,2 - tétrachloréthanepentachloréthanehexachloréthane
chlorure de vinylechlorure de vinylidene1,2 - dichloroéthylènetrichloroéthylènetétrachloroéthylène
- 12 -
Cette liste ainsi que de nombreuses autres informations proviennent
du document du Service de Contrôle des Eaux de la Ville de Paris, concernant
"Les solvants chlorés pouvant être retrouvés dans les eaux souterraines".
II n'existe pas de source naturelle de tous ces produits, leur
origine est donc anthropogénique et leur présence dans le milieu naturel
découle de leurs usages aussi bien industriels que domestiques.
Ces composés sont utilisés principalement comme solvants (45 % des
solvants consommés en France sont des solvants chlorés), surtout dans les
ateliers de mécanique pour le dégraissage des pièces métalliques. Le tableau .1
montre la consommation en solvants chlorés d'après une étude du Ministère de
la Qualité de la Vie (1972). Mais ils interviennent aussi comme intermédiaires
de synthèse dans de nombreuses réactions organiques industrielles.
1.2 - PRINCIPALES CARACTERISTIQUES PHYSICOCH IMI QUES
Les principaux paramètres physicochimiques permettant de
comprendre ou de prévoir le devenir de ces composés dans l'environnement
sont :
- la masse volumique par rapport à l'eau (densité) : lorsque le composé
constitue une phase distincte de l'eau, s'il est plus dense, il aura tendance
à s'accumuler au fond de la nappe, sinon il flottera au niveau de la
surface I ibre ;
- le coefficient de partage eau/air (constante de Henry) : il permet d'estimer
la répartition d'un composé entre les deux compartiments eau/gaz interstitiel,
dans la zone non saturée, ou eau et atmosphère pour les eaux de surface ;
- la solubilité dans l'eau : elle limite le transport du composé sous forme
dissoute - elle permet aussi de calculer le coefficient de partage octanol-eau
lorsqu'on ne dispose pas de valeurs expérimentales ;
* à part quelques rares composés (chlorure de méthylène, bromoforme,
composés monohalogènés du méthane) qui peuvent avoir une origine biologique,
mais cela ne peut en aucun cas expliquer les teneurs rencontrées dans les
eaux.
- 12 -
Cette liste ainsi que de nombreuses autres informations proviennent
du document du Service de Contrôle des Eaux de la Ville de Paris, concernant
"Les solvants chlorés pouvant être retrouvés dans les eaux souterraines".
II n'existe pas de source naturelle de tous ces produits, leur
origine est donc anthropogénique et leur présence dans le milieu naturel
découle de leurs usages aussi bien industriels que domestiques.
Ces composés sont utilisés principalement comme solvants (45 % des
solvants consommés en France sont des solvants chlorés), surtout dans les
ateliers de mécanique pour le dégraissage des pièces métalliques. Le tableau .1
montre la consommation en solvants chlorés d'après une étude du Ministère de
la Qualité de la Vie (1972). Mais ils interviennent aussi comme intermédiaires
de synthèse dans de nombreuses réactions organiques industrielles.
1.2 - PRINCIPALES CARACTERISTIQUES PHYSICOCH IMI QUES
Les principaux paramètres physicochimiques permettant de
comprendre ou de prévoir le devenir de ces composés dans l'environnement
sont :
- la masse volumique par rapport à l'eau (densité) : lorsque le composé
constitue une phase distincte de l'eau, s'il est plus dense, il aura tendance
à s'accumuler au fond de la nappe, sinon il flottera au niveau de la
surface I ibre ;
- le coefficient de partage eau/air (constante de Henry) : il permet d'estimer
la répartition d'un composé entre les deux compartiments eau/gaz interstitiel,
dans la zone non saturée, ou eau et atmosphère pour les eaux de surface ;
- la solubilité dans l'eau : elle limite le transport du composé sous forme
dissoute - elle permet aussi de calculer le coefficient de partage octanol-eau
lorsqu'on ne dispose pas de valeurs expérimentales ;
* à part quelques rares composés (chlorure de méthylène, bromoforme,
composés monohalogènés du méthane) qui peuvent avoir une origine biologique,
mais cela ne peut en aucun cas expliquer les teneurs rencontrées dans les
eaux.
- 13 -
Solvant
Chloroforme
Chlorure de méthylène
Chlorure de méthyle
Dichloroéthylène
Trichloréthylène
Tétrachloréthylène
Chlorure d'éthyle
Tétrachlorure de"iirbone
Tichioréthanii
l'richloréthane
L^entachloréthane
Monochlorobenzène
Chlorotoluène
o-dichlorobenzène
Tri chl orobenzène
Po lychlorodiphény les
Chloroparaf fines
Chloronaphtalène
Chlorure de vinyle
L'olyéthylène chloro-.sulfoné
Tétrachlorure desilicium
Chlorure de soufre
Chlorure de carbonyle(phosgene)
10^ t/1972
1442
20
6528
3711
1
6215
14
2
5
1,5
1.51,5
2,50,5
4,00,8
13,5
450
Usages
Solvant
Décapage, peinture, vernisFilm cellulosiqueFibre cellulose
Pb tétraéthyle, caoutchouc, silicones
Substitut ininflammable de l'éther, réfrigérant
Dégraissage métallique, solvant.Synthèse
DétachantMétallurgieSynthèse
Essence avion, réfrigérant
Synthèse f luoroalcanesDétachant nettoyage métallique, extincteur
Décapant extraction, synthèse du VCM
Nettoyage métallique, détachantColle, chimie
Solvant
Synthèse de l'anilineSolvant
Solvant
Solvant' des goudronsSynthèse
DiélectriqueSolvant
Diélectrique, caloporteur, lubrifiantPlastifiant, additifs des adhésifs, peintures,vernis, cires, encres
Plastifiant textile, lubrifiant, ignifugeantpeintures
Solvant, imprégnation, ignifugeant
Polymérisation CPV
Plastiques
Métallurgie, peintures, vernis,caoutchouc
Vulcanisation du caoutchouc, insecticide
Insecticide, colorant, pharmacie, polyuréthanespolycarbonates
Consommation de solvants chlorés d'après le Ministère de la Qualité de Vie (1972)
TABLEAU 1
- 13 -
Solvant
Chloroforme
Chlorure de méthylène
Chlorure de méthyle
Dichloroéthylène
Trichloréthylène
Tétrachloréthylène
Chlorure d'éthyle
Tétrachlorure de"iirbone
Tichioréthanii
l'richloréthane
L^entachloréthane
Monochlorobenzène
Chlorotoluène
o-dichlorobenzène
Tri chl orobenzène
Po lychlorodiphény les
Chloroparaf fines
Chloronaphtalène
Chlorure de vinyle
L'olyéthylène chloro-.sulfoné
Tétrachlorure desilicium
Chlorure de soufre
Chlorure de carbonyle(phosgene)
10^ t/1972
1442
20
6528
3711
1
6215
14
2
5
1,5
1.51,5
2,50,5
4,00,8
13,5
450
Usages
Solvant
Décapage, peinture, vernisFilm cellulosiqueFibre cellulose
Pb tétraéthyle, caoutchouc, silicones
Substitut ininflammable de l'éther, réfrigérant
Dégraissage métallique, solvant.Synthèse
DétachantMétallurgieSynthèse
Essence avion, réfrigérant
Synthèse f luoroalcanesDétachant nettoyage métallique, extincteur
Décapant extraction, synthèse du VCM
Nettoyage métallique, détachantColle, chimie
Solvant
Synthèse de l'anilineSolvant
Solvant
Solvant' des goudronsSynthèse
DiélectriqueSolvant
Diélectrique, caloporteur, lubrifiantPlastifiant, additifs des adhésifs, peintures,vernis, cires, encres
Plastifiant textile, lubrifiant, ignifugeantpeintures
Solvant, imprégnation, ignifugeant
Polymérisation CPV
Plastiques
Métallurgie, peintures, vernis,caoutchouc
Vulcanisation du caoutchouc, insecticide
Insecticide, colorant, pharmacie, polyuréthanespolycarbonates
Consommation de solvants chlorés d'après le Ministère de la Qualité de Vie (1972)
TABLEAU 1
- 14 -
- le coefficient de partage octanol-eau : ce coefficient permet une très bonne
approche de la quantité de composé adsorbable par un sol donné ;
- la viscosité cinématique : ce paramètre est nécessaire lorsque le composé
constitue une phase distincte de la phase aqueuse ; il permet de définir le
comportement hydrodynamique de la phase organique ;
- la densité de vapeur : elle permet de savoir si les vapeurs restent au ras
du sol ou se diffusent dans l'atmosphère ;
- la tension de vapeur : elle définit la vitesse d'évaporation et de diffusion
dans l'atmosphère.
Le tableau 2 présente les caractéristiques des principaux solvantsorganochlorés présents dans les eaux.
D'autre part, deux notions sont importantes pour la compréhension
des phénomènes : la volatilité et la dégradabi I i té. Cette dernière est surtout
due à la photodécomposition en présence d'oxygène et aura donc un effetmoindre, voire nul dans le sol.
- 14 -
- le coefficient de partage octanol-eau : ce coefficient permet une très bonne
approche de la quantité de composé adsorbable par un sol donné ;
- la viscosité cinématique : ce paramètre est nécessaire lorsque le composé
constitue une phase distincte de la phase aqueuse ; il permet de définir le
comportement hydrodynamique de la phase organique ;
- la densité de vapeur : elle permet de savoir si les vapeurs restent au ras
du sol ou se diffusent dans l'atmosphère ;
- la tension de vapeur : elle définit la vitesse d'évaporation et de diffusion
dans l'atmosphère.
Le tableau 2 présente les caractéristiques des principaux solvantsorganochlorés présents dans les eaux.
D'autre part, deux notions sont importantes pour la compréhension
des phénomènes : la volatilité et la dégradabi I i té. Cette dernière est surtout
due à la photodécomposition en présence d'oxygène et aura donc un effetmoindre, voire nul dans le sol.
ï»00r-m3>
M
CARACTERISTIQUES PHYSICO-CMIMIQUESDES PRINCIPAUX SOLVANTS CHLORES PRESENTS DaNS LES EAUX (I), (2), (î), W, (5)
Nom du composé
Tétrachlorure decarbone
Tétrachloroéthylène
Trichloroéthylène
Chlorométhane
I.l.l trichloroéthane
trans 1.2dichloroéthylène
Chloroforme1
1.2 dichloroéthane
1.1.2 trichloroéthane
Formule . Massebrute molaire
(g)
CCL^
CCI2-CCI2
CHCI-CCI2
CH^CI
CClj-CHj
CHCI-CHCI
CHCI^
CH2CI-CH2CI
CHCI^-CH^CI
153,8
165,8
131,5
50,5
133,4
96,9
119,4
99
133,4
Solubilitédans l'eau
(ppflui)à 25''C
800
140
1100
5380
720
6300
7840
8700
4420
Constantede Henry H
(atm)à 20''C
1,3.10'
1,1.10-'
5,5.10^
4,8.10^
4.10^
2,9.10^
1,7.10^
61
43
N> fa)
(kcal/kmole)
10-'
4,05
4,29
3,41
2,48
3,96
-
4,00
3,78
-
,
K (a)
10,06
10,58
lo3koe(h)
2,8 3
2,6r
n,59 |2,29
6,93
9,39
-
9,10
8,87
-
-
2,49
1,53
1,97
1,48
\,52
Densitéà 20''C(g/ml)
l,'>9
1,62
1,46
-
1,52
1,28
1,49
1,25
1,44
Viscositécinématique
à 2n"C(mm'/s)
0,61
0,54
0,40
'-
0,65
-
0,58
-
-
(a) Relation de Van't Hoff (b) Log du coefficient de partage ortanol-eaU
Ul
I
R = 1.987 Kcal/KmoleT = degré KelvinK = constanteH = constante de HenryH" = changement d'enlhalpie dû
à la dissolution du composédans l'eau (kcal/kmole)
ï»00r-m3>
M
CARACTERISTIQUES PHYSICO-CMIMIQUESDES PRINCIPAUX SOLVANTS CHLORES PRESENTS DaNS LES EAUX (I), (2), (î), W, (5)
Nom du composé
Tétrachlorure decarbone
Tétrachloroéthylène
Trichloroéthylène
Chlorométhane
I.l.l trichloroéthane
trans 1.2dichloroéthylène
Chloroforme1
1.2 dichloroéthane
1.1.2 trichloroéthane
Formule . Massebrute molaire
(g)
CCL^
CCI2-CCI2
CHCI-CCI2
CH^CI
CClj-CHj
CHCI-CHCI
CHCI^
CH2CI-CH2CI
CHCI^-CH^CI
153,8
165,8
131,5
50,5
133,4
96,9
119,4
99
133,4
Solubilitédans l'eau
(ppflui)à 25''C
800
140
1100
5380
720
6300
7840
8700
4420
Constantede Henry H
(atm)à 20''C
1,3.10'
1,1.10-'
5,5.10^
4,8.10^
4.10^
2,9.10^
1,7.10^
61
43
N> fa)
(kcal/kmole)
10-'
4,05
4,29
3,41
2,48
3,96
-
4,00
3,78
-
,
K (a)
10,06
10,58
lo3koe(h)
2,8 3
2,6r
n,59 |2,29
6,93
9,39
-
9,10
8,87
-
-
2,49
1,53
1,97
1,48
\,52
Densitéà 20''C(g/ml)
l,'>9
1,62
1,46
-
1,52
1,28
1,49
1,25
1,44
Viscositécinématique
à 2n"C(mm'/s)
0,61
0,54
0,40
'-
0,65
-
0,58
-
-
(a) Relation de Van't Hoff (b) Log du coefficient de partage ortanol-eaU
Ul
I
R = 1.987 Kcal/KmoleT = degré KelvinK = constanteH = constante de HenryH" = changement d'enlhalpie dû
à la dissolution du composédans l'eau (kcal/kmole)
- 16 -
BIBLIOGRAPHIE
(1) - A. Montiel. Les solvants chlorés pouvant être retrouvés dans les eaux.
(2) - F. Schwille. Groundwater pollution in porous media by fluids immiscible
with water. The Science of the total Environment, 21, 1981, 173-185.
(3) - Daniel Chaput, Richard E. Jackson, Ronald J. Patterson et Brian W.
Graham. Investigation hydrogéochimique d'un ancien dépotoir de déchets
toxiques. Revue internationale des sciences de l'eau, vol. 2, n° 2, mai
1986, pp. 39-47.
(4) - M. Roustan, N. Gamme, G. Faucher et E. Brodard. Elimination des
solvants chlorés de l'eau : méthodologie de dimensionnement des
colonnes à garnissages à contre-courant. Environmental technology
letters, vol. 7, pp. 273-282, 1986.
(5) - Hans ch, C. Leo, A. 1979
Substituent constants for correlation analysis in chemistry and biology.
Wiley - interscience New-York.
(6) - P. Arnaud.
Cours de chimie organique - 1973 -
Gauthier - Villars.
(7) - David E. Burmaster
Contamination of groundwater by toxic organic chemicals. Council on
Environnemtal Quality. - January 1981
* **
- 16 -
BIBLIOGRAPHIE
(1) - A. Montiel. Les solvants chlorés pouvant être retrouvés dans les eaux.
(2) - F. Schwille. Groundwater pollution in porous media by fluids immiscible
with water. The Science of the total Environment, 21, 1981, 173-185.
(3) - Daniel Chaput, Richard E. Jackson, Ronald J. Patterson et Brian W.
Graham. Investigation hydrogéochimique d'un ancien dépotoir de déchets
toxiques. Revue internationale des sciences de l'eau, vol. 2, n° 2, mai
1986, pp. 39-47.
(4) - M. Roustan, N. Gamme, G. Faucher et E. Brodard. Elimination des
solvants chlorés de l'eau : méthodologie de dimensionnement des
colonnes à garnissages à contre-courant. Environmental technology
letters, vol. 7, pp. 273-282, 1986.
(5) - Hans ch, C. Leo, A. 1979
Substituent constants for correlation analysis in chemistry and biology.
Wiley - interscience New-York.
(6) - P. Arnaud.
Cours de chimie organique - 1973 -
Gauthier - Villars.
(7) - David E. Burmaster
Contamination of groundwater by toxic organic chemicals. Council on
Environnemtal Quality. - January 1981
* **
- 17 -
ANNEXE 2
TOXICITE ET NORMES
*2.1 - TOXICITE
L'exposition humaine aux composés organohalogènés volatils peut se
faire soit par voie cutanée, soit par absorption d'eau ou d'aliments, soit par
inhalation. Cette exposition s'accompagne d'effets sur la santé.
II existe peu d'informations relatives à la toxicité transcutanée de
ces produits dans la littérature.
2.1.1 - TOXICITE PAR INHALATION ET CONTACT DIRECT
L'absorption pulmonaire correspond à la voie de pénétration la plus
rapide dans le corps. Elle est directement en rapport avec le coefficient de
partage sang/air. La distribution se fait ensuite de manière préférentielle vers
les tissus riches en lipides en relation avec les coefficients de partage
sang/huile d'olive de ces solvants halogènes (tableau 3).
Les effets sur la santé induits par ce type d'exposition dépendent
du produit considéré et de sa concentration. On se bornera à citer les
principales caractéristiques toxicologiques des composés organohalogènés
volatils, résultant d'études particulières :
- effets tératogènes, mutagènes et carcinogènes (tableau 4)
- effets neurologiques et cardio-vasculai res
- effets au niveau du foie, des reins et du pancréas
- toxicité oculaire
- altération de la fonction psychophysiologique ...
* Nous n'aborderons pas les effets indirects liés à ces produits : destruction
de l'ozone dans la stratosphère (fréon)
- 17 -
ANNEXE 2
TOXICITE ET NORMES
*2.1 - TOXICITE
L'exposition humaine aux composés organohalogènés volatils peut se
faire soit par voie cutanée, soit par absorption d'eau ou d'aliments, soit par
inhalation. Cette exposition s'accompagne d'effets sur la santé.
II existe peu d'informations relatives à la toxicité transcutanée de
ces produits dans la littérature.
2.1.1 - TOXICITE PAR INHALATION ET CONTACT DIRECT
L'absorption pulmonaire correspond à la voie de pénétration la plus
rapide dans le corps. Elle est directement en rapport avec le coefficient de
partage sang/air. La distribution se fait ensuite de manière préférentielle vers
les tissus riches en lipides en relation avec les coefficients de partage
sang/huile d'olive de ces solvants halogènes (tableau 3).
Les effets sur la santé induits par ce type d'exposition dépendent
du produit considéré et de sa concentration. On se bornera à citer les
principales caractéristiques toxicologiques des composés organohalogènés
volatils, résultant d'études particulières :
- effets tératogènes, mutagènes et carcinogènes (tableau 4)
- effets neurologiques et cardio-vasculai res
- effets au niveau du foie, des reins et du pancréas
- toxicité oculaire
- altération de la fonction psychophysiologique ...
* Nous n'aborderons pas les effets indirects liés à ces produits : destruction
de l'ozone dans la stratosphère (fréon)
- 18 -
Composé
1,1, 1 -trichloroéthane
1,2 dichloroéthane
trichloroéthylène
tétrachloroéthylène
dichlorométhane
tétrachlorure de carbone
pressionde vapeurà 25°C
125
80
436
20
400
100
eau
/air
0,93
11,3
1.3
0,43
7,6
0,25
huiled'olive
/air
356
447
718
1 917
152
361
sang
/air
3,3
19,5
9,5
13.1
9.7
2.4
huiled'olive
/sang
108
23
76
146
16
150
TABLEAU 3
Coefficients de partage de quelques composés organohalogènésvolatils (2)
- 18 -
Composé
1,1, 1 -trichloroéthane
1,2 dichloroéthane
trichloroéthylène
tétrachloroéthylène
dichlorométhane
tétrachlorure de carbone
pressionde vapeurà 25°C
125
80
436
20
400
100
eau
/air
0,93
11,3
1.3
0,43
7,6
0,25
huiled'olive
/air
356
447
718
1 917
152
361
sang
/air
3,3
19,5
9,5
13.1
9.7
2.4
huiled'olive
/sang
108
23
76
146
16
150
TABLEAU 3
Coefficients de partage de quelques composés organohalogènésvolatils (2)
- 19 -
COMPOSE
Dichlorométhane
1,1 Dichloréthane
1,2 Dichloréthane
1,1,1 trichloréthane
Tétrachlorure de carbone
Trichloréthylène
1,2 Dichloréthylène
Tétrachloréthylène
Chloroforme
Bromoforme
Dibromomonochlorométhane
CARCINOGENECITE
ATEA
CSA
CCA
TNEA
CCA
CCA
ATEA
CCA
CCA
ATEA
ATEA
CCA : Carcinogénéci té confirmée sur animal
CSA : Carcinogénéci té supposée sur animal
TNEA : Tests négatifs sur expérimentation animale
ATEA : Absence de tests d'expérimentation animale
TABLEAU 4
Propriétés carcinogènes de certains composés organohalogènés
volatils. (3)
- 19 -
COMPOSE
Dichlorométhane
1,1 Dichloréthane
1,2 Dichloréthane
1,1,1 trichloréthane
Tétrachlorure de carbone
Trichloréthylène
1,2 Dichloréthylène
Tétrachloréthylène
Chloroforme
Bromoforme
Dibromomonochlorométhane
CARCINOGENECITE
ATEA
CSA
CCA
TNEA
CCA
CCA
ATEA
CCA
CCA
ATEA
ATEA
CCA : Carcinogénéci té confirmée sur animal
CSA : Carcinogénéci té supposée sur animal
TNEA : Tests négatifs sur expérimentation animale
ATEA : Absence de tests d'expérimentation animale
TABLEAU 4
Propriétés carcinogènes de certains composés organohalogènés
volatils. (3)
- 20 -
Les tableaux 5 et 6 résument quelques uns de ces effets pour
différents solvants chlorés.
2.1.2 - TOXICITE OCCASIONNEE PAR L'ABSORPTION D'EAU CONTAMINEE
Ces résultats découlent d'études menées aux U.S.A. concernant la
fréquence et l'intensité de la contamination des eaux d'alimentation. Les
tableaux suivants (7, 8, 9) donnent, pour quelques composés, la contribution
relative de l'eau de boisson à l'absorption du produit par un homme de 70 kg
buvant 2 litres d'eau par jour. Ainsi on constate, à la lecture du tableau 7,
que dans le cas d'un individu vivant à proximité d'un point d'émission, la
part liée à l'eau dont la concentration en CCI est de 4,5 ug/l, dans l'apport
de polluant à l'organisme par l'environnement, est de 0,3 %.
De même, des études sur le calcul des risques de cancer occasionné
par l'absorption d'eau de boisson contaminée ont conduit aux résultats
présentés dans le tableau 10. Dans ces calculs, Mon considère un adulte de
70 kg buvant quotidiennement 2 litres d'eau contaminée pendant 70 ans.
Même si 1 'on peut émettre des réserves sur les méthodes
d'évaluation des risques sanitaires, il apparaît que la consommation
quotidienne d'eau contaminée par des composés organohalogènés volatils peut
avoir à long terme des effets nocifs sur la santé.
Compte tenu des concentrations très faibles en cause, les
conclusions sont extrêmement délicates à tirer, le problème de l'eau peut
difficilement s'isoler de celui global des contaminants de l'environnement
(apports par l'air, les aliments).
Remarque : Nous rappelerons l'existence du travail réalisé par Melle
P. PANETIER pour l'obtention du diplôme d'état de Docteur en
Pharmacie présenté en 1983 et portant sur l'étude détaillée des
solvants chlorés et de leur toxicité.
- 20 -
Les tableaux 5 et 6 résument quelques uns de ces effets pour
différents solvants chlorés.
2.1.2 - TOXICITE OCCASIONNEE PAR L'ABSORPTION D'EAU CONTAMINEE
Ces résultats découlent d'études menées aux U.S.A. concernant la
fréquence et l'intensité de la contamination des eaux d'alimentation. Les
tableaux suivants (7, 8, 9) donnent, pour quelques composés, la contribution
relative de l'eau de boisson à l'absorption du produit par un homme de 70 kg
buvant 2 litres d'eau par jour. Ainsi on constate, à la lecture du tableau 7,
que dans le cas d'un individu vivant à proximité d'un point d'émission, la
part liée à l'eau dont la concentration en CCI est de 4,5 ug/l, dans l'apport
de polluant à l'organisme par l'environnement, est de 0,3 %.
De même, des études sur le calcul des risques de cancer occasionné
par l'absorption d'eau de boisson contaminée ont conduit aux résultats
présentés dans le tableau 10. Dans ces calculs, Mon considère un adulte de
70 kg buvant quotidiennement 2 litres d'eau contaminée pendant 70 ans.
Même si 1 'on peut émettre des réserves sur les méthodes
d'évaluation des risques sanitaires, il apparaît que la consommation
quotidienne d'eau contaminée par des composés organohalogènés volatils peut
avoir à long terme des effets nocifs sur la santé.
Compte tenu des concentrations très faibles en cause, les
conclusions sont extrêmement délicates à tirer, le problème de l'eau peut
difficilement s'isoler de celui global des contaminants de l'environnement
(apports par l'air, les aliments).
Remarque : Nous rappelerons l'existence du travail réalisé par Melle
P. PANETIER pour l'obtention du diplôme d'état de Docteur en
Pharmacie présenté en 1983 et portant sur l'étude détaillée des
solvants chlorés et de leur toxicité.
NOM
dichlorométhane
^,.1 Dichloroéthane
Jf 1 Dichloroéthylène
y^iiDichloroéthane
4,>l,>iTr ich 1 or oé thane
Tétrachlorure decarbone
Trichloréthylène
Dichloroéthylène
Tétrachloréthylène
Tétrachloroéthane
Cfiloroforme
Bromoforme
FORMULE
CH^ Cl^
CI2CH - CH^
Cl2C=CH2
CICH -CHCI
Cl^C - CH
CCI4
CI2 C = CHCL
CI2 C=CH2
Cl2C=CCl2
CI2HC-CHCI2
CHCIh
CHBr^
IRRITATIONCUTANEE-MUQUEUSE
+
GAP retardélésions cutanées
-1-
+
+
+
+
HEPATOTOXICITE
-I-
+
+
+ *
+
+
+ »
+ *
+
SNC
Dépression : D
Convulsion : C
Apnée : A
D
D
D
D
D
D
D
D
D
D
D A
D A
HYPER
EXCITABILITEMYOCARDIQUE
+
+
PARTICULARITES1
1
moins toxiques |
que les autres j
néthanes chlorés!
atteinte rénale
atteinte rénale
bien moinstoxique que lel,l,2tricho -
rêthane
atteinte renais
atteinte rénale1
peu toxique, i
atteinte rênal^1
1
1
.1 i
1
¡
1
1
TABLEAU 5
^^Expérimentation animale -SNC Système nerveux central GAP oedème aigu pulmonaire ( ^nPRINCIPALES CARACTERISTIQUES TOXICOLOGIQUES DES GHV (d'après Toxicologie clinique) vi/n 3;
NOM
dichlorométhane
^,.1 Dichloroéthane
Jf 1 Dichloroéthylène
y^iiDichloroéthane
4,>l,>iTr ich 1 or oé thane
Tétrachlorure decarbone
Trichloréthylène
Dichloroéthylène
Tétrachloréthylène
Tétrachloroéthane
Cfiloroforme
Bromoforme
FORMULE
CH^ Cl^
CI2CH - CH^
Cl2C=CH2
CICH -CHCI
Cl^C - CH
CCI4
CI2 C = CHCL
CI2 C=CH2
Cl2C=CCl2
CI2HC-CHCI2
CHCIh
CHBr^
IRRITATIONCUTANEE-MUQUEUSE
+
GAP retardélésions cutanées
-1-
+
+
+
+
HEPATOTOXICITE
-I-
+
+
+ *
+
+
+ »
+ *
+
SNC
Dépression : D
Convulsion : C
Apnée : A
D
D
D
D
D
D
D
D
D
D
D A
D A
HYPER
EXCITABILITEMYOCARDIQUE
+
+
PARTICULARITES1
1
moins toxiques |
que les autres j
néthanes chlorés!
atteinte rénale
atteinte rénale
bien moinstoxique que lel,l,2tricho -
rêthane
atteinte renais
atteinte rénale1
peu toxique, i
atteinte rênal^1
1
1
.1 i
1
¡
1
1
TABLEAU 5
^^Expérimentation animale -SNC Système nerveux central GAP oedème aigu pulmonaire ( ^nPRINCIPALES CARACTERISTIQUES TOXICOLOGIQUES DES GHV (d'après Toxicologie clinique) vi/n 3;
- 22 -
Composé
1,1, 1 -trichloroéthane
tétrachloroéthylène
trichloroéthylène
sym-tétrachloroé thane
1,1 ,2-trichloroéthane
chloroforme
tétrachlorure de carbone
Efficacité relative
hépatotoxique
1
3
8
12
40
60
190
TABLEAU 6
Efficacité hépatotoxique relative des solvants chlorés (2,^
- 22 -
Composé
1,1, 1 -trichloroéthane
tétrachloroéthylène
trichloroéthylène
sym-tétrachloroé thane
1,1 ,2-trichloroéthane
chloroforme
tétrachlorure de carbone
Efficacité relative
hépatotoxique
1
3
8
12
40
60
190
TABLEAU 6
Efficacité hépatotoxique relative des solvants chlorés (2,^
- 23 -
Concentrations dans
l'eau de boisson
(AJg/1)
0
^'5
45,0
450,0
Air en zone
urbaine
(basses)
0 %
26-60 %
78-93 %
97-99 %
Air en zone
urbaine
(élevées)
0 %
8-10 %
48-54 %
90-92 %
Air près des
points
d'émission)
0 %
0,3 %
3,0 7.
23 %
Concentrations
- eau 4 ug/l
45 (jg/l
450 jjg/1
0, 12 pg/kg/jour
1 ,28 pg/kg/jour
12,85 ^jg/kg/jour
- air : concentrations basses en zone urbaine
concentrations élevées en zone urbaine
concentrations près des points d'émission
5,4 Mg/jour
75,9 pg/jour
2 918 ug/jour
Bases de calculs
- homme de 70 kg
- 23 m^ d'air inhalé par jour correspondent à 30 % d'absorption
- 2 litres d'eau bue par jour correspondent à 100 % d'absorption
TABLEAU 7. - Contribution relative de l'eau de boisson concernant l'absorptiondu tétrachlorure de carbone aux U.S.A. par rapport aux
concentrations trouvées dans l'environnement.
- 23 -
Concentrations dans
l'eau de boisson
(AJg/1)
0
^'5
45,0
450,0
Air en zone
urbaine
(basses)
0 %
26-60 %
78-93 %
97-99 %
Air en zone
urbaine
(élevées)
0 %
8-10 %
48-54 %
90-92 %
Air près des
points
d'émission)
0 %
0,3 %
3,0 7.
23 %
Concentrations
- eau 4 ug/l
45 (jg/l
450 jjg/1
0, 12 pg/kg/jour
1 ,28 pg/kg/jour
12,85 ^jg/kg/jour
- air : concentrations basses en zone urbaine
concentrations élevées en zone urbaine
concentrations près des points d'émission
5,4 Mg/jour
75,9 pg/jour
2 918 ug/jour
Bases de calculs
- homme de 70 kg
- 23 m^ d'air inhalé par jour correspondent à 30 % d'absorption
- 2 litres d'eau bue par jour correspondent à 100 % d'absorption
TABLEAU 7. - Contribution relative de l'eau de boisson concernant l'absorptiondu tétrachlorure de carbone aux U.S.A. par rapport aux
concentrations trouvées dans l'environnement.
- 24 -
Concentratior.s dans
l'eau de boisson
(jJg/1)
0
4
45
450
Air en zone
urbaine
(basses)
0 7.
23 7.
75 %
96 7.
Air en zone
urbaine
(élevées)
0 %
1 7.
15 %
65 7.
Air près des
points
d'émission
0 7.
0,1 7.
1,0 %
16 %
Concentrations
- eau 4 pg/1
45 pg/1
450 pg/1
0, 12 pg/kg/jour
1 ,28 pg/kg/jour
12,85 pg/kg/jour
- air concentrations basses en zone urbaine
concentrations élevées en zone urbaine
concentrations près des points d'émission
Bases de calculs
0,02 pg/kg/jour
5,1 pg/kg/jour
52,0 pg/kg/jour
- homme de 70 kg
- 23 m^ d'air inhalé par jour correspondent à 30 % d'absorption
- 2 litres d'eau bue par jour correspondent à 100 % d'absorption
TABLEAU 8 - Contribution relative de l'eau de boisson concernant l'absorption
du tétrachloréthylène aux U.S.A. par rapport aux concentrations
trouvées dans l'environnement.
- 24 -
Concentratior.s dans
l'eau de boisson
(jJg/1)
0
4
45
450
Air en zone
urbaine
(basses)
0 7.
23 7.
75 %
96 7.
Air en zone
urbaine
(élevées)
0 %
1 7.
15 %
65 7.
Air près des
points
d'émission
0 7.
0,1 7.
1,0 %
16 %
Concentrations
- eau 4 pg/1
45 pg/1
450 pg/1
0, 12 pg/kg/jour
1 ,28 pg/kg/jour
12,85 pg/kg/jour
- air concentrations basses en zone urbaine
concentrations élevées en zone urbaine
concentrations près des points d'émission
Bases de calculs
0,02 pg/kg/jour
5,1 pg/kg/jour
52,0 pg/kg/jour
- homme de 70 kg
- 23 m^ d'air inhalé par jour correspondent à 30 % d'absorption
- 2 litres d'eau bue par jour correspondent à 100 % d'absorption
TABLEAU 8 - Contribution relative de l'eau de boisson concernant l'absorption
du tétrachloréthylène aux U.S.A. par rapport aux concentrations
trouvées dans l'environnement.
- 25 -
Concentrations dans
l'eau de boisson
(pg/1)
0
4
45
450
Air en zone
urbaine
(basses)
0 %
29 %
80 %
97 % -
Air en zone
urbaine
(élevées)
0 7.
14 %
6-2 %
94 %
Air près des
points
d'émission
0 7.
1 %
12 %
59 %
Concentrations
- eau 4 pg/1
45 pg/1
450 pg/1
0, 12 pg/kg/jour
1,28 pg/kg/jour
12,85 pg/kg/jour
air : concentrations basses en zone urbaine
concentrations élevées en zone urbaine
concentrations près des points d'émission
0,01 pg/kg/jour
0,49 pg/kg/jour
8,61 pg/kg/jour
Bases de calculs
- homme de 70 kg
- 23 m^ d'air inhalé par jour correspondent à 30 % d'absorption
- 2 litres d'eau bue par jour correspondent à 100 7, d'absorption
TABLEAU 9 - Contribution relative de l'eau de boisson concernant l'absorption
du trichloréthylène aux U.S.A. par rapport aux concentrations
trouvées dans l'environnement.
- 25 -
Concentrations dans
l'eau de boisson
(pg/1)
0
4
45
450
Air en zone
urbaine
(basses)
0 %
29 %
80 %
97 % -
Air en zone
urbaine
(élevées)
0 7.
14 %
6-2 %
94 %
Air près des
points
d'émission
0 7.
1 %
12 %
59 %
Concentrations
- eau 4 pg/1
45 pg/1
450 pg/1
0, 12 pg/kg/jour
1,28 pg/kg/jour
12,85 pg/kg/jour
air : concentrations basses en zone urbaine
concentrations élevées en zone urbaine
concentrations près des points d'émission
0,01 pg/kg/jour
0,49 pg/kg/jour
8,61 pg/kg/jour
Bases de calculs
- homme de 70 kg
- 23 m^ d'air inhalé par jour correspondent à 30 % d'absorption
- 2 litres d'eau bue par jour correspondent à 100 7, d'absorption
TABLEAU 9 - Contribution relative de l'eau de boisson concernant l'absorption
du trichloréthylène aux U.S.A. par rapport aux concentrations
trouvées dans l'environnement.
- 26 -
COMPOSE
trichloréthylène
tétrachl oréthyl ène
tétrachlorure decarbone
1,2 dichloréthane
RISQUE*
10-410-510-6
10-410-510-6
10-410-510-6
10-410-510-6
CONCENTRATION DANS L'EAUDE BOISSON (pg/1)
C.A.G. 1 N.A.S
28028
2,8
909,00,9
4040,4
959,50,95
45045
4,5
35035
3,5
45045
4,5
707,00,7
CAG : Cancer Assessment Group . (CAG) de 1 'EPA (EnvironmentalAgency)
NAS : National Academy o-f Sciences
Hypothèse : consommation durant toute une vie (70 ans) par unhomme de 70 kg de 2 litres d'eau par jour.
TABLEAU 10 Risque de cancer associé à la consommation d'eaucontenant des OVH (pour un risque d'erreur de 5'/.).
-,-nUn risque de 10 correspond à l'augmentation du nombre de cancer de 1 pour
10 habitants.
TABLEAU 10
- 26 -
COMPOSE
trichloréthylène
tétrachl oréthyl ène
tétrachlorure decarbone
1,2 dichloréthane
RISQUE*
10-410-510-6
10-410-510-6
10-410-510-6
10-410-510-6
CONCENTRATION DANS L'EAUDE BOISSON (pg/1)
C.A.G. 1 N.A.S
28028
2,8
909,00,9
4040,4
959,50,95
45045
4,5
35035
3,5
45045
4,5
707,00,7
CAG : Cancer Assessment Group . (CAG) de 1 'EPA (EnvironmentalAgency)
NAS : National Academy o-f Sciences
Hypothèse : consommation durant toute une vie (70 ans) par unhomme de 70 kg de 2 litres d'eau par jour.
TABLEAU 10 Risque de cancer associé à la consommation d'eaucontenant des OVH (pour un risque d'erreur de 5'/.).
-,-nUn risque de 10 correspond à l'augmentation du nombre de cancer de 1 pour
10 habitants.
TABLEAU 10
- 27 -
2.2 - NORMES DE POTABILITE
L'organisation mondiale de la santé, au vu des différentes études
toxicologiques, a établi pour un certain nombre de composés organohalogènés,
des concentrations maximales admissibles dans les eaux qui sont résumées dans
le tableau suivant :
COMPOSE
Tétrachlorure de carboneChloroforme1,2 dichloroéthane1,1 dichloroéthylèneTétrachloroéthylèneTrichloroéthylène
CONCENTRATION
33010
0,31030
(pg/1) . 1
TABLEAU 11 : Concentration maximales admissibles (O.M. S.)
Les Communautés Européennes ont quant à elles défini, dans la
directive du 15 juillet 1980 relative à la qualité des eaux destinées à la
consommation humaine, des niveaux guides et des concentrations maximales
admissibles reproduites dans le tableau suivant :
1 1 Expression 1 | Concentra- | |
1 Paramètres | des | . | tion maxima- | Observations |
1 1 résultats 1 |le admissible |
1 Pesticides et pro- lug/l | | |0n entend par pesticides |
1 duits apparentés : | | | |et produits apparentés : |
|- par substance | | | 0,1 |- les insecticides : |
1 individualisée | | | | . organochlorés persis-|1 1 1 1 1 tants 1
1 - au total 1 1 1 0 , 5 1 . organophosphorés |
1 1 1 1 1 . carbamates |
1 III |- les herbicides |
1 II 1 |- les fongicides |
1 1 1 1 1- les PCB et PCT |
1 Autres composés or- |ug/l | 1 | | La concentration en halo-|Iganochlorés ne rele-| | | [formes doit être réduite |
1 vant pas du paramé- | | | | dans toute la mesure du |
1 tre précédent | | | | possible |
TABLEAU 12 : Niveaux guides (C,E,E,)
- 27 -
2.2 - NORMES DE POTABILITE
L'organisation mondiale de la santé, au vu des différentes études
toxicologiques, a établi pour un certain nombre de composés organohalogènés,
des concentrations maximales admissibles dans les eaux qui sont résumées dans
le tableau suivant :
COMPOSE
Tétrachlorure de carboneChloroforme1,2 dichloroéthane1,1 dichloroéthylèneTétrachloroéthylèneTrichloroéthylène
CONCENTRATION
33010
0,31030
(pg/1) . 1
TABLEAU 11 : Concentration maximales admissibles (O.M. S.)
Les Communautés Européennes ont quant à elles défini, dans la
directive du 15 juillet 1980 relative à la qualité des eaux destinées à la
consommation humaine, des niveaux guides et des concentrations maximales
admissibles reproduites dans le tableau suivant :
1 1 Expression 1 | Concentra- | |
1 Paramètres | des | . | tion maxima- | Observations |
1 1 résultats 1 |le admissible |
1 Pesticides et pro- lug/l | | |0n entend par pesticides |
1 duits apparentés : | | | |et produits apparentés : |
|- par substance | | | 0,1 |- les insecticides : |
1 individualisée | | | | . organochlorés persis-|1 1 1 1 1 tants 1
1 - au total 1 1 1 0 , 5 1 . organophosphorés |
1 1 1 1 1 . carbamates |
1 III |- les herbicides |
1 II 1 |- les fongicides |
1 1 1 1 1- les PCB et PCT |
1 Autres composés or- |ug/l | 1 | | La concentration en halo-|Iganochlorés ne rele-| | | [formes doit être réduite |
1 vant pas du paramé- | | | | dans toute la mesure du |
1 tre précédent | | | | possible |
TABLEAU 12 : Niveaux guides (C,E,E,)
- 28 -
BIBLIOGRAPHIE
(1) C. Richard Cothern, William A. Caniglio, Willima L. Marcus. Estimating
risk to human health, TCE in drinking water is used as the example.
Environ. Sci-Technol, vol.20, n° 2, 1986.
(2) Pascale Panetier - Les solvants chlorés-toxicité. Thèse de docteur en
pharmacie. Paris V - 1983.
(3) Yves Penverne - Etude des organohalogènés volatils dans les eaux du
département du Val de Marne. Thèse de docteur ingénieur. Paris V I . 1984
(4) Lahl, D.M. Cetimkaya, K. Duszein, B. Stachel, W. Thieman, B. Gabel, R.
Kozicki et A. Podbiedski (1981). Health risks from halogenated
hydrocarbons. The sciences of total environment, 20, 171-189.
- 28 -
BIBLIOGRAPHIE
(1) C. Richard Cothern, William A. Caniglio, Willima L. Marcus. Estimating
risk to human health, TCE in drinking water is used as the example.
Environ. Sci-Technol, vol.20, n° 2, 1986.
(2) Pascale Panetier - Les solvants chlorés-toxicité. Thèse de docteur en
pharmacie. Paris V - 1983.
(3) Yves Penverne - Etude des organohalogènés volatils dans les eaux du
département du Val de Marne. Thèse de docteur ingénieur. Paris V I . 1984
(4) Lahl, D.M. Cetimkaya, K. Duszein, B. Stachel, W. Thieman, B. Gabel, R.
Kozicki et A. Podbiedski (1981). Health risks from halogenated
hydrocarbons. The sciences of total environment, 20, 171-189.
- 29 -
ANNEXE 3
CONTAMINATION DU MILIEU NATUREL PAR LES
COMPOSES ORGANOHALOGENES VOLATILS
Les composés organohalogènés volatils ont tous une origine
anthropogénique. Leur présence dans l'environnement est due à leur production
et à leurs utilisations.
La nature de la pollution chimique dépend du mode d'apport du
toxique au milieu naturel. On distinguera les déversements massifs de toxiques
et les déversements insidieux.
3.1 - DEVERSEMENTS MASSIFS DE TOXIQUES
Ils peuvent provenir d'une installation industrielle où toutes les
précautions nécessaires n'ont pas été prises. Ils peuvent aussi être dus à des
accidents au cours du transport.
Ces pollutions sont généralement localisées, les teneurs en toxique
sont élevées. Lorsque les concentrations sont de l'ordre des limites de
solubilité dans l'eau des composés, il faut envisager la migration des
produits, non plus sous forme dissoute dans l'eau mais sous forme d'une phase
organique distincte de la phase aqueuse. Ce type particulier de pollution sera
traité ultérieurement (pollution par un fluide non miscible avec l'eau).
I 1 faut noter que ces déversements massifs sont peu fréquents.
3.2 - DEVERSEMENTS INSIDIEUX DE TOXIQUES
Leur détection est généralement délicate car les concentrations dans
l'eau sont faibles. De plus, les moyens analytiques actuels ne permettent
d'identifier qu'un faible pourcentage des composés, organiques : près des 9/10
d'entre eux ne peuvent être dosés.
- 29 -
ANNEXE 3
CONTAMINATION DU MILIEU NATUREL PAR LES
COMPOSES ORGANOHALOGENES VOLATILS
Les composés organohalogènés volatils ont tous une origine
anthropogénique. Leur présence dans l'environnement est due à leur production
et à leurs utilisations.
La nature de la pollution chimique dépend du mode d'apport du
toxique au milieu naturel. On distinguera les déversements massifs de toxiques
et les déversements insidieux.
3.1 - DEVERSEMENTS MASSIFS DE TOXIQUES
Ils peuvent provenir d'une installation industrielle où toutes les
précautions nécessaires n'ont pas été prises. Ils peuvent aussi être dus à des
accidents au cours du transport.
Ces pollutions sont généralement localisées, les teneurs en toxique
sont élevées. Lorsque les concentrations sont de l'ordre des limites de
solubilité dans l'eau des composés, il faut envisager la migration des
produits, non plus sous forme dissoute dans l'eau mais sous forme d'une phase
organique distincte de la phase aqueuse. Ce type particulier de pollution sera
traité ultérieurement (pollution par un fluide non miscible avec l'eau).
I 1 faut noter que ces déversements massifs sont peu fréquents.
3.2 - DEVERSEMENTS INSIDIEUX DE TOXIQUES
Leur détection est généralement délicate car les concentrations dans
l'eau sont faibles. De plus, les moyens analytiques actuels ne permettent
d'identifier qu'un faible pourcentage des composés, organiques : près des 9/10
d'entre eux ne peuvent être dosés.
- 30 -
Les composés organohalogènés volatils ne sont pas détectés au cours
des analyses de routine (contrôle de la qualité chimique et bactériologique des
eaux de consommation). Ils ne donnent un goût à l'eau qu'à des concentrations
élevées.
Des enquêtes spécifiques sont donc nécessaires pour identifier ces
composés dans les eaux.
3.3 - ENQUETE SUR LES TENEURS EN COMPOSES ORGANOHALOGENES VOLATILS DES
EAUX
Avant 1970, la contamination de l'eau de boisson par des composés
chimiques organiques synthétiques était vue comme une série de problèmes
isolés.
La multiplication des cas de pollutions observés entrama la mise en
oeuvre, au début des années 80, dans divers pays (France, Grande-Bretagne,
Pays-Bas, U.S.A.) d'enquêtes nationales sur les teneurs en composés
organohalogènés volatils des eaux (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7).
3.4 - DIFFERENTES ORIGINES DES COMPOSES ORGANOHALOGENES VOLATILS DANS LE
MILIEU NATUREL
3.4.1 - FORMATION DES TRIHALOMETHANES LORS DE LA CHLORATION DES EAUX
II est souvent difficile de prélever de l'eau non chlorée. Or, la
chloration de l'eau induit la formation de trihalométhanes.
A titre d'exemple, nous citerons une étude portant sur la
détermination hebdomadaire de la teneur en composés organohalogènés dans
l'eau de Seine à l'usine d'Orly (8).
- 30 -
Les composés organohalogènés volatils ne sont pas détectés au cours
des analyses de routine (contrôle de la qualité chimique et bactériologique des
eaux de consommation). Ils ne donnent un goût à l'eau qu'à des concentrations
élevées.
Des enquêtes spécifiques sont donc nécessaires pour identifier ces
composés dans les eaux.
3.3 - ENQUETE SUR LES TENEURS EN COMPOSES ORGANOHALOGENES VOLATILS DES
EAUX
Avant 1970, la contamination de l'eau de boisson par des composés
chimiques organiques synthétiques était vue comme une série de problèmes
isolés.
La multiplication des cas de pollutions observés entrama la mise en
oeuvre, au début des années 80, dans divers pays (France, Grande-Bretagne,
Pays-Bas, U.S.A.) d'enquêtes nationales sur les teneurs en composés
organohalogènés volatils des eaux (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7).
3.4 - DIFFERENTES ORIGINES DES COMPOSES ORGANOHALOGENES VOLATILS DANS LE
MILIEU NATUREL
3.4.1 - FORMATION DES TRIHALOMETHANES LORS DE LA CHLORATION DES EAUX
II est souvent difficile de prélever de l'eau non chlorée. Or, la
chloration de l'eau induit la formation de trihalométhanes.
A titre d'exemple, nous citerons une étude portant sur la
détermination hebdomadaire de la teneur en composés organohalogènés dans
l'eau de Seine à l'usine d'Orly (8).
- 31 -
Eau brute Orly
DATE
o&iQim21101111l'iloiinou/oa/n09/08/7719/08/7726/08/7714/10/7721/10/7728/10/7703/11/7718/11/7725/11/7730/11/7709/12/7716/12/7723/12/7713/01/78
CHCI 3
Pg/1
25,51
-
< 1
-
-
1,515,55,52,528,58,5
1019
< 1
2,5
CHCl2Br
Ug/l
2
< 1
8-
< 1
-"-
1
3
61
2
8632
3
2
CHClBr2
Mg/l
< 1
< 1
1,4-
< 1
-
-
< 1
< 1
< 1
< 1
27< 1
1046
< 1
< 1
CHBr^
Mg/l
< 1
5-
-
< 1
-
-
< 1
< 1
< 1
< 1
< 1
< 1
< 1
< 1
< 1
< 1
< 1
CCl^
Mg/l
0,11,5
< 0,1-
< 0,1-
-
< 0,1< 0,1< 0,1< 0,1
0,40,20,450,1
. < 0,1< 0,1< 0,1
Eau brute Orly
+ 10 mg/l de chlore
DATE
08/07/7722/07/7729/07/7704/08/7709/08/7719/08/7726/08/7714/10/7721/10/7728/10/7703/11/7718/11/7725/11/7730/11/7709/12/7716/12/7723/12/7713/01/77
CHCI 2
Mg/l
616342
-
-
-
-
2242385570
11014558792622
CHCI Br
Pg/1
1727 .
62-
-
-
-
2414251918413328131014
CHClBrj
Mg/l
< 1
< 1
80-
-
-
-
< 1
463
274
182616
622
CHBr^
Mg/l
< 1
< 1
< 1
-
-
-
-
< 1
< 1
< 1
< 1
< 1
< 1
< 1
< 1
< 1
< 1
< 1
CCl^
Mg/l
2,51,5
< 0,1 -
-
-
-
-
0,20,150,80.30,40,10,50,1
< 0,1< 0,1
. 0.1
L'eau de Seine brute contient déjà des solvants chlorés mais à des
teneurs beaucoup plus faibles que l'eau chlorée. Les concentrations augmentent
après la chloration. Les matières organiques contenues dans l'eau sont les
principaux précurseurs des trihalométhanes induits.
L'eau à analyser est souvent prélevée après chloration, les données
recueillies sur les trihalométhanes seront donc biaisées.
- 31 -
Eau brute Orly
DATE
o&iQim21101111l'iloiinou/oa/n09/08/7719/08/7726/08/7714/10/7721/10/7728/10/7703/11/7718/11/7725/11/7730/11/7709/12/7716/12/7723/12/7713/01/78
CHCI 3
Pg/1
25,51
-
< 1
-
-
1,515,55,52,528,58,5
1019
< 1
2,5
CHCl2Br
Ug/l
2
< 1
8-
< 1
-"-
1
3
61
2
8632
3
2
CHClBr2
Mg/l
< 1
< 1
1,4-
< 1
-
-
< 1
< 1
< 1
< 1
27< 1
1046
< 1
< 1
CHBr^
Mg/l
< 1
5-
-
< 1
-
-
< 1
< 1
< 1
< 1
< 1
< 1
< 1
< 1
< 1
< 1
< 1
CCl^
Mg/l
0,11,5
< 0,1-
< 0,1-
-
< 0,1< 0,1< 0,1< 0,1
0,40,20,450,1
. < 0,1< 0,1< 0,1
Eau brute Orly
+ 10 mg/l de chlore
DATE
08/07/7722/07/7729/07/7704/08/7709/08/7719/08/7726/08/7714/10/7721/10/7728/10/7703/11/7718/11/7725/11/7730/11/7709/12/7716/12/7723/12/7713/01/77
CHCI 2
Mg/l
616342
-
-
-
-
2242385570
11014558792622
CHCI Br
Pg/1
1727 .
62-
-
-
-
2414251918413328131014
CHClBrj
Mg/l
< 1
< 1
80-
-
-
-
< 1
463
274
182616
622
CHBr^
Mg/l
< 1
< 1
< 1
-
-
-
-
< 1
< 1
< 1
< 1
< 1
< 1
< 1
< 1
< 1
< 1
< 1
CCl^
Mg/l
2,51,5
< 0,1 -
-
-
-
-
0,20,150,80.30,40,10,50,1
< 0,1< 0,1
. 0.1
L'eau de Seine brute contient déjà des solvants chlorés mais à des
teneurs beaucoup plus faibles que l'eau chlorée. Les concentrations augmentent
après la chloration. Les matières organiques contenues dans l'eau sont les
principaux précurseurs des trihalométhanes induits.
L'eau à analyser est souvent prélevée après chloration, les données
recueillies sur les trihalométhanes seront donc biaisées.
- 32 -
3.4.2 - TENEURS EN COMPOSES ORGANOHALOGENES VOLATILS DES EAUX DE SURFACE
Les eaux de surface reçoivent la plupart des rejets d'eaux usées
ayant ou n'ayant pas été traités. Les quantités de polluants déversées dans
les eaux de rivière sont donc très importantes. Cependant, les teneurs en
composés organiques volatils trouvées sont toujours très faibles (fig. 1,
fig. 2).
11 semble que l'évaporation soit le principal facteur permettant
l'élimination de ces composés.
Fréquence de la pollution I Concentration en TCE Pg./"1
4,57. (493 captages)
moins de V/.
07.
i 0,5 pg/1
> 5 pg/1
> 40 Pg/1
*TCE = trichloroéthylène
Figure 1 : U.S.A., 1986, estimation du nombre de captages pollués par du
trichloréthylène (6). (eaux de surface)
- 32 -
3.4.2 - TENEURS EN COMPOSES ORGANOHALOGENES VOLATILS DES EAUX DE SURFACE
Les eaux de surface reçoivent la plupart des rejets d'eaux usées
ayant ou n'ayant pas été traités. Les quantités de polluants déversées dans
les eaux de rivière sont donc très importantes. Cependant, les teneurs en
composés organiques volatils trouvées sont toujours très faibles (fig. 1,
fig. 2).
11 semble que l'évaporation soit le principal facteur permettant
l'élimination de ces composés.
Fréquence de la pollution I Concentration en TCE Pg./"1
4,57. (493 captages)
moins de V/.
07.
i 0,5 pg/1
> 5 pg/1
> 40 Pg/1
*TCE = trichloroéthylène
Figure 1 : U.S.A., 1986, estimation du nombre de captages pollués par du
trichloréthylène (6). (eaux de surface)
33 -
Figure 2. : Proportion de capt:ages pollués par le 1,2 dichloroéthane, letétrachlorure de carbone, le tétrachloroéthylène et letrichloroéthylène. USA 1982. (eaux de surface).
1) 1,2 Dichloroéthane% de captages positifs
100-
90 -
80
70
60
50
40
30
20
10
0-
i
f _^_ -EZp ,
5-10 10-50
ue/L
TND . < 0,5
l
05-5T
50-100 100-500 >500
2) Tétrachlorure de carbone% de captages positifs
100 -
90 -
80 -
70 -
60 -
50 -
4-0
30 -
20 -
10 -.
0
<
i_^ I -^ P27a
5-10 10-50
>JLG/L
r. 1 1
50-100 100-500 >500ND <0,5 05-5
33 -
Figure 2. : Proportion de capt:ages pollués par le 1,2 dichloroéthane, letétrachlorure de carbone, le tétrachloroéthylène et letrichloroéthylène. USA 1982. (eaux de surface).
1) 1,2 Dichloroéthane% de captages positifs
100-
90 -
80
70
60
50
40
30
20
10
0-
i
f _^_ -EZp ,
5-10 10-50
ue/L
TND . < 0,5
l
05-5T
50-100 100-500 >500
2) Tétrachlorure de carbone% de captages positifs
100 -
90 -
80 -
70 -
60 -
50 -
4-0
30 -
20 -
10 -.
0
<
i_^ I -^ P27a
5-10 10-50
>JLG/L
r. 1 1
50-100 100-500 >500ND <0,5 05-5
Figure 2 (suite)
3) Tétrachloroéthylène% de captages positifs
100 -
90 -
80
70 -
60
50 -
40
30 -
20
10 -
0- Ip ^I ¥^
5-10 10-50 1 1 \50-100 100-500 >500ND < 0,5 0,5-5
4) Trichloroéthylène% de captages positifs
100
90
80
70 -
60
50 -
40
30
20
)0
0
II ^ I T r
50-100 100-500 <500ND <0,5 0.5-5^^ I
5-10 10-50IIQIL
Figure 2 (suite)
3) Tétrachloroéthylène% de captages positifs
100 -
90 -
80
70 -
60
50 -
40
30 -
20
10 -
0- Ip ^I ¥^
5-10 10-50 1 1 \50-100 100-500 >500ND < 0,5 0,5-5
4) Trichloroéthylène% de captages positifs
100
90
80
70 -
60
50 -
40
30
20
)0
0
II ^ I T r
50-100 100-500 <500ND <0,5 0.5-5^^ I
5-10 10-50IIQIL
- 34 -
3.4.3 - TENEURS EN COMPOSES ORGANOHALOGENES VOLATILS DES EAUX
SOUTERRAINES
Souvent, à vouloir réduire la pollution des eaux de surface et de
l'air, on pollue les eaux souterraines car on utilise alors le sol comme moyen
d'épuration ou comme lieu de stockage. Le seul traitement des déchets
industriels est généralement le dépôt sur le sol dans des décharges contrôlées
ou sauvages.
D'après les données rassemblées au cours des différentes enquêtes
nationales sur les teneurs en composés organohalogènés des eaux souterraines,
on constate que les fréquences de détection et l'intensité de la pollution sont
très variables d'un composé à l'autre.
Les composés que Mon identifie le plus fréquemment (teneur
supérieure à 0,1 ug) sont les suivants :
1) Trichloroéthylène
2) Tétrachloroéthylène
3) Tétrachlorure de carbone
4) Trichloroéthane
5) Chloroforme
Les fréquences de détection varient d'une étude à l'autre, mais, de
manière générale, le trichloroéthylène est le composé le plus fréquemment
détecté.
Une compilation des différents résultats obtenus est représentée sur
les deux histogrammes suivants (fig. 3 et fig. 4) (7).
En comparant les résultats obtenus avec les propositions de normes
OMS, on constate que le niveau de pollution dépasse rarement ces normes (cf.
Normes) .
Nous prendrons comme exemple une étude de 1985 portant sur 1000
captages . répartis sur le territoire français (1). Ces captages avaient été
sélectionnés pour leur vulnérabilité ; les résultats obtenus sont donc
pessimistes.
- 34 -
3.4.3 - TENEURS EN COMPOSES ORGANOHALOGENES VOLATILS DES EAUX
SOUTERRAINES
Souvent, à vouloir réduire la pollution des eaux de surface et de
l'air, on pollue les eaux souterraines car on utilise alors le sol comme moyen
d'épuration ou comme lieu de stockage. Le seul traitement des déchets
industriels est généralement le dépôt sur le sol dans des décharges contrôlées
ou sauvages.
D'après les données rassemblées au cours des différentes enquêtes
nationales sur les teneurs en composés organohalogènés des eaux souterraines,
on constate que les fréquences de détection et l'intensité de la pollution sont
très variables d'un composé à l'autre.
Les composés que Mon identifie le plus fréquemment (teneur
supérieure à 0,1 ug) sont les suivants :
1) Trichloroéthylène
2) Tétrachloroéthylène
3) Tétrachlorure de carbone
4) Trichloroéthane
5) Chloroforme
Les fréquences de détection varient d'une étude à l'autre, mais, de
manière générale, le trichloroéthylène est le composé le plus fréquemment
détecté.
Une compilation des différents résultats obtenus est représentée sur
les deux histogrammes suivants (fig. 3 et fig. 4) (7).
En comparant les résultats obtenus avec les propositions de normes
OMS, on constate que le niveau de pollution dépasse rarement ces normes (cf.
Normes) .
Nous prendrons comme exemple une étude de 1985 portant sur 1000
captages . répartis sur le territoire français (1). Ces captages avaient été
sélectionnés pour leur vulnérabilité ; les résultats obtenus sont donc
pessimistes.
- 35 -
Figure 3. : Fréquence de détection du trichloroéthane dans les eauxsouterraines
100-
90-
80-
70-
60-
50-
4.0
30
20-
to
/ s > i ;
i ma osS: _:M .sa. c (pgll)<i 1-5.0 5-10 10-50 50-100 >100
Figure 4, : Fréquence de détection du trichloroéthylène dans les eauxsouterraines
100-
90-
80-
"
70-
60-
S(l-
40-
30-
.
?nH
10-
n
PL>'\>'\>'\>
^'h^\<y.'\>-i''\>::
m'\*vmm'\>y.'\>.;::'\> ;
^\>'\>::;
3>l'\>;;;^s>;.;
/s>Î!is>ï/\>i:i
i^>l/ \ ^ :^ \ > :-:
/ \ 5 :'' S / ::/ S J '
/\5Î/ s > iï/ S V.'<\Yi
pfl
Légende
Echantillons pris au hasard,USA
Echantillons sélectionnés,USA
Pays-Bas
Eaux à usages industriels,agricoles et eaux potables,Grande-Bretagne
^3 Eaux potables,^^ Grande-Bretagne
irWlfll- rnffl m
<i 1-5,0 5-10 10-50 50-100 >100
- 35 -
Figure 3. : Fréquence de détection du trichloroéthane dans les eauxsouterraines
100-
90-
80-
70-
60-
50-
4.0
30
20-
to
/ s > i ;
i ma osS: _:M .sa. c (pgll)<i 1-5.0 5-10 10-50 50-100 >100
Figure 4, : Fréquence de détection du trichloroéthylène dans les eauxsouterraines
100-
90-
80-
"
70-
60-
S(l-
40-
30-
.
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10-
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/ \ 5 :'' S / ::/ S J '
/\5Î/ s > iï/ S V.'<\Yi
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Légende
Echantillons pris au hasard,USA
Echantillons sélectionnés,USA
Pays-Bas
Eaux à usages industriels,agricoles et eaux potables,Grande-Bretagne
^3 Eaux potables,^^ Grande-Bretagne
irWlfll- rnffl m
<i 1-5,0 5-10 10-50 50-100 >100
- 36 -
1 Composés
1 Tétrachlorure de1 carbone
1 Trichloroéthylène
1 Chloroforme
1 Tétrachloroéthylène
Fréquence de
46,6
32
24,7
13
0,1
1
1
1
détection
g/l
g/l
g/l
g/l
Normes
3
30
30
10
OMS
g/l
g/l
g/l
g/l
*
1 1
4,5 1
1 1
9,7 1
* Proportion d'échantillon ayant des teneurs supérieures aux normes.
Les résultats sont exprimés en pourcentage de l'ensemble des échantillons
analysés ayant donné des résultats supérieurs aux limites de détection (soit
305 échantillons au total).
On peut distinguer deux types de captage pollués :
- ceux dont les teneurs sont de l'ordre du ug/l- ceux qui ont des teneurs plus élevées
Lorsque l'on observe des teneurs en composés organohalogènés
volatils supérieures à 10 ug/l, on peut généralement localiser une décharge
industrielle qui est à l'origine de la pollution.
11 existe, d'autre part, un bruit de fond de pollution (teneur
inférieure à 1 ug/l) dont l'origine semble être attribuable à la pollution
atmosphérique.
3.4.4 - POLLUTION ATMOSPHERIQUE
Les composés organohalogènés volatils sont émis en quantité
importante dans l'atmosphère au cours de leurs productions ou de leurs
utilisations. On estime, par exemple, que 50 % du trichloroéthylène produit aux
Etats-Unis est perdu dans l'atmosphère (9,10). Ces solvants se décomposent par
- 36 -
1 Composés
1 Tétrachlorure de1 carbone
1 Trichloroéthylène
1 Chloroforme
1 Tétrachloroéthylène
Fréquence de
46,6
32
24,7
13
0,1
1
1
1
détection
g/l
g/l
g/l
g/l
Normes
3
30
30
10
OMS
g/l
g/l
g/l
g/l
*
1 1
4,5 1
1 1
9,7 1
* Proportion d'échantillon ayant des teneurs supérieures aux normes.
Les résultats sont exprimés en pourcentage de l'ensemble des échantillons
analysés ayant donné des résultats supérieurs aux limites de détection (soit
305 échantillons au total).
On peut distinguer deux types de captage pollués :
- ceux dont les teneurs sont de l'ordre du ug/l- ceux qui ont des teneurs plus élevées
Lorsque l'on observe des teneurs en composés organohalogènés
volatils supérieures à 10 ug/l, on peut généralement localiser une décharge
industrielle qui est à l'origine de la pollution.
11 existe, d'autre part, un bruit de fond de pollution (teneur
inférieure à 1 ug/l) dont l'origine semble être attribuable à la pollution
atmosphérique.
3.4.4 - POLLUTION ATMOSPHERIQUE
Les composés organohalogènés volatils sont émis en quantité
importante dans l'atmosphère au cours de leurs productions ou de leurs
utilisations. On estime, par exemple, que 50 % du trichloroéthylène produit aux
Etats-Unis est perdu dans l'atmosphère (9,10). Ces solvants se décomposent par
- 37 -
photochimie, leur demi-vie dans l'atmosphère est comprise entre 6 à 10
semaines (11). Malgré cette élimination rapide on observe des concentrations
résiduelles de l'ordre de quelques ug/l (12). Les teneurs diminuent lorsque
l'on s'éloigne des zones industrielles, toutefois Kirschner a retrouvé ces
composés dans des atmosphères non polluées au-dessus des Alpes. Les polluants
sont entrafnés par les eaux de pluie et contaminent ainsi les eaux
souterraines, s'ils ne sont pas éliminés lors de l'infiltration. Les teneurs en
chloroforme ou en trichloroéthylène des eaux météoriques sont généralement
inférieures à 1 ug/l (2). Ces faibles concentrations peuvent néanmoins
expliquer la fréquence de détection de ces composés à des teneurs de l'ordre
du ug/l .
- 37 -
photochimie, leur demi-vie dans l'atmosphère est comprise entre 6 à 10
semaines (11). Malgré cette élimination rapide on observe des concentrations
résiduelles de l'ordre de quelques ug/l (12). Les teneurs diminuent lorsque
l'on s'éloigne des zones industrielles, toutefois Kirschner a retrouvé ces
composés dans des atmosphères non polluées au-dessus des Alpes. Les polluants
sont entrafnés par les eaux de pluie et contaminent ainsi les eaux
souterraines, s'ils ne sont pas éliminés lors de l'infiltration. Les teneurs en
chloroforme ou en trichloroéthylène des eaux météoriques sont généralement
inférieures à 1 ug/l (2). Ces faibles concentrations peuvent néanmoins
expliquer la fréquence de détection de ces composés à des teneurs de l'ordre
du ug/l .
- 38 -
BIBLIOGRAPHIE
(1) A. Montiel, S. Rauzy, D. Tricard, Y. Penverne.
Enquête sur la teneur en solvant chloré à 1 ou 2 atomes de carbone dans
les eaux souterraines. 1985. Wat. supply, vol.3, Berlin "A", pp 157-164,
Pergamen Press L.t.d. Printed in Great Britain.
(2) B.C.J. Zoeteman, E. De Geef et F. J.J. Brinkmann.
Persistency of organic contaminant in groundwater, lessons soil pollution
incident in the Netherlands. The science of the total environment, 21,
(1981), 187-202.
(3) Folkard, G.K. , Peters, C.J., Mc Intyke, E.E., et Perry, R. Investigation
into chlorinated hydrocarbur solvent in groundwaters. Drajt Report to the
Department of the Environment under contract PECD 7/7/088, Novembre 1984.
(4) Westrick, J.J., Mello, J.W., et Thomas, R.F.
Draft report the groundwater supply survey ; summary of volatile organic
contaminent occurence data. June, 1982, US EPA Technical Support Division,
office of drinking water, Cincinnati, Ohio,
(5) Westrick, J.J., Mello, J.W., et Thomas, R.F.
The groundwater supply survey, jour. AWWA, 1984, 75, (5), 52-59.
(5) C. Richard Cothern, William A. Corriglio, William L. Marcus. Estimating
risk to human health. Trichloroéthylène in drinking water is used as the
example. Environ. Sci. Technol. vol.20, n° 2, 1985.
(7) G.K. Folkard.
The significance, occurence and removal of volatile chlorinated hydrocarbon
solvents in groundwaters. Wat, Pol lut. Control 1986.
( 8) A. Montiel.
Les halométhanes dans l'eau - Mécanisme de formation - Evolution
Elimination - Thèse de doctorat d'état es-Sciences, Paris VI, 1978.
- 38 -
BIBLIOGRAPHIE
(1) A. Montiel, S. Rauzy, D. Tricard, Y. Penverne.
Enquête sur la teneur en solvant chloré à 1 ou 2 atomes de carbone dans
les eaux souterraines. 1985. Wat. supply, vol.3, Berlin "A", pp 157-164,
Pergamen Press L.t.d. Printed in Great Britain.
(2) B.C.J. Zoeteman, E. De Geef et F. J.J. Brinkmann.
Persistency of organic contaminant in groundwater, lessons soil pollution
incident in the Netherlands. The science of the total environment, 21,
(1981), 187-202.
(3) Folkard, G.K. , Peters, C.J., Mc Intyke, E.E., et Perry, R. Investigation
into chlorinated hydrocarbur solvent in groundwaters. Drajt Report to the
Department of the Environment under contract PECD 7/7/088, Novembre 1984.
(4) Westrick, J.J., Mello, J.W., et Thomas, R.F.
Draft report the groundwater supply survey ; summary of volatile organic
contaminent occurence data. June, 1982, US EPA Technical Support Division,
office of drinking water, Cincinnati, Ohio,
(5) Westrick, J.J., Mello, J.W., et Thomas, R.F.
The groundwater supply survey, jour. AWWA, 1984, 75, (5), 52-59.
(5) C. Richard Cothern, William A. Corriglio, William L. Marcus. Estimating
risk to human health. Trichloroéthylène in drinking water is used as the
example. Environ. Sci. Technol. vol.20, n° 2, 1985.
(7) G.K. Folkard.
The significance, occurence and removal of volatile chlorinated hydrocarbon
solvents in groundwaters. Wat, Pol lut. Control 1986.
( 8) A. Montiel.
Les halométhanes dans l'eau - Mécanisme de formation - Evolution
Elimination - Thèse de doctorat d'état es-Sciences, Paris VI, 1978.
- 39 -
( 9) Fuller, B.B.
"Air Pollution Assesment of Trichloroéthylène". EPA Report MTR - 7142, PB
256-730, reproduced by the National Technical Information, U.S.
Department of Commerce, Springfield, VA, 1976.
(10) Yoram Cohen et Patrick A. Ryan.
Multimedia Modeling of environmental Transport : Trichloroéthylène Test
Case. Environ. Sci. Technol. 1985, 19, 412-417.
(11) Mac Connel G., Ferguson D.M. et Person C.R.
Chlorinated hydrocarbons and the environment. Eneavour, 1975, 13-18.
(12) Correira Y. , Mortens G.J., Van Mensh F.H. et Whin B.P.
The occurence of trichloroéthylène, tétrachloroéthylène and 1,1,1
trichloroéthane in western Europe in air and water. Atmos. Environ 1977,
1 I, I 1 13-1 I 16.
- 39 -
( 9) Fuller, B.B.
"Air Pollution Assesment of Trichloroéthylène". EPA Report MTR - 7142, PB
256-730, reproduced by the National Technical Information, U.S.
Department of Commerce, Springfield, VA, 1976.
(10) Yoram Cohen et Patrick A. Ryan.
Multimedia Modeling of environmental Transport : Trichloroéthylène Test
Case. Environ. Sci. Technol. 1985, 19, 412-417.
(11) Mac Connel G., Ferguson D.M. et Person C.R.
Chlorinated hydrocarbons and the environment. Eneavour, 1975, 13-18.
(12) Correira Y. , Mortens G.J., Van Mensh F.H. et Whin B.P.
The occurence of trichloroéthylène, tétrachloroéthylène and 1,1,1
trichloroéthane in western Europe in air and water. Atmos. Environ 1977,
1 I, I 1 13-1 I 16.
- 40 -
ANNEXE k
ELIMINATION DES COMPOSES ORGANOHALOGENES VOLATILS
Nous avons vu que la présence des composés organohalogènés
volatils dans le milieu naturel avait une origine anthropogénique. L'étude de
l'élimination de ces composés devra se situer sur deux plans différents :
- la prévention qui tendra à réduire l'apport des micropolluants au milieu
naturel ;
- l'élimination, soit par un traitement spécifique des eaux contaminées, soit
par la mise en oeuvre de techniques permettant d'éviter une contamination
des points d'alimentation en eau potable, le nettoyage d'une nappe étant
quasiment impossible.
En matière de prévention, il convient d'une part de définir les
caractéristiques des décharges susceptibles de recevoir en dépôt des solvants
chlorés (origine de la plupart des pollutions des eaux souterraines), d'autrepart, d'éviter tous rejets susceptibles d'altérer le milieu naturel (des
traitements spécifiques permettent de limiter les apports).
Pour le traitement de l'eau potable, différents processus peuvent
être mis en oeuvre (biodégradation, adsorption, aération, etc ...).
Le tableau 13 présente l'adéquation de différents traitements pour
quelques composés organohalogènés volatils.
La technique actuellement la plus performante semble être l'aération
ou stripping. Elle assure le transfert d'un soluté en solution vers la phase
gazeuse. Trois procédés sont utilisés (fig. 5) :
- colonnes remplies
- colonnes (tour à plateaux)
- contacteur à nébul isation
- 40 -
ANNEXE k
ELIMINATION DES COMPOSES ORGANOHALOGENES VOLATILS
Nous avons vu que la présence des composés organohalogènés
volatils dans le milieu naturel avait une origine anthropogénique. L'étude de
l'élimination de ces composés devra se situer sur deux plans différents :
- la prévention qui tendra à réduire l'apport des micropolluants au milieu
naturel ;
- l'élimination, soit par un traitement spécifique des eaux contaminées, soit
par la mise en oeuvre de techniques permettant d'éviter une contamination
des points d'alimentation en eau potable, le nettoyage d'une nappe étant
quasiment impossible.
En matière de prévention, il convient d'une part de définir les
caractéristiques des décharges susceptibles de recevoir en dépôt des solvants
chlorés (origine de la plupart des pollutions des eaux souterraines), d'autrepart, d'éviter tous rejets susceptibles d'altérer le milieu naturel (des
traitements spécifiques permettent de limiter les apports).
Pour le traitement de l'eau potable, différents processus peuvent
être mis en oeuvre (biodégradation, adsorption, aération, etc ...).
Le tableau 13 présente l'adéquation de différents traitements pour
quelques composés organohalogènés volatils.
La technique actuellement la plus performante semble être l'aération
ou stripping. Elle assure le transfert d'un soluté en solution vers la phase
gazeuse. Trois procédés sont utilisés (fig. 5) :
- colonnes remplies
- colonnes (tour à plateaux)
- contacteur à nébul isation
- 41 -
D'autre part, il existe une autre technique très employée :
l'adsorption sur charbon actif ou sur résines macroréticulaires.
Lorsqu'un captage d'eau souterraine est pollué, il existe parfois
des solutions moins coûteuses que le traitement spécifique des eaux
contaminées.
Dans un champ captant, le maintien du pompage dans un puits
pollué peut suffire à protéger les forages voisins, l'eau pompée étant rejetée
dans un canal d'aération, puis dans le milieu naturel.
Lorsque la direction du panache de polluant est connue, des puits
d'interception peuvent être creusés afin de protéger les autres captages.
Ces deux premières solutions ne sont applicables que lorsque la
source de pollution est localisée.
Enfin, on peut mélanger des eaux contaminées et des eaux non
contaminées afin d'abaisser les teneurs en micropolluants organiques à un
niveau acceptable.
- 41 -
D'autre part, il existe une autre technique très employée :
l'adsorption sur charbon actif ou sur résines macroréticulaires.
Lorsqu'un captage d'eau souterraine est pollué, il existe parfois
des solutions moins coûteuses que le traitement spécifique des eaux
contaminées.
Dans un champ captant, le maintien du pompage dans un puits
pollué peut suffire à protéger les forages voisins, l'eau pompée étant rejetée
dans un canal d'aération, puis dans le milieu naturel.
Lorsque la direction du panache de polluant est connue, des puits
d'interception peuvent être creusés afin de protéger les autres captages.
Ces deux premières solutions ne sont applicables que lorsque la
source de pollution est localisée.
Enfin, on peut mélanger des eaux contaminées et des eaux non
contaminées afin d'abaisser les teneurs en micropolluants organiques à un
niveau acceptable.
- 42 -
Co-nîposés. Extraction Sc'para-à la tionvapeur hui] £:.''-3£'j
Filtra- Cvydaticn AdscrpticntLcn b-lDlcgi-
c'j= actif
1 ,2-Cicr.'3rcethsriel,l,l-Trich1orceth=neChlorcvorri
.Vetrvie-^e chloride
Tricniorcc-thyîe'".e
A
A
A
A
A
C
C
C
C
C
C
cc
c
c
c
c
1^
c
Adéquationdes traitements A = Très bonne - B = Bcr.r.e - C = Faible cu n:r. traitable
TABLEAU 13
Elimination de composas organohalogènés volatils par différents traitements.
- 42 -
Co-nîposés. Extraction Sc'para-à la tionvapeur hui] £:.''-3£'j
Filtra- Cvydaticn AdscrpticntLcn b-lDlcgi-
c'j= actif
1 ,2-Cicr.'3rcethsriel,l,l-Trich1orceth=neChlorcvorri
.Vetrvie-^e chloride
Tricniorcc-thyîe'".e
A
A
A
A
A
C
C
C
C
C
C
cc
c
c
c
c
1^
c
Adéquationdes traitements A = Très bonne - B = Bcr.r.e - C = Faible cu n:r. traitable
TABLEAU 13
Elimination de composas organohalogènés volatils par différents traitements.
air air air
eau
air
f f
'\ /\ /N /N
fi-i'nymifilVfnJyL.JybJyL.J/L.J;U
*- eau
eau
air
It lj teau
air
."D's /v /\ /> /\
é lé
é *
2J.
*- eau
U)
i eau
Colonne remplie Tour à plateaux Contacteur à nébulisation
Fig. 5 : Différents procédés d'aération (stripping)
air air air
eau
air
f f
'\ /\ /N /N
fi-i'nymifilVfnJyL.JybJyL.J/L.J;U
*- eau
eau
air
It lj teau
air
."D's /v /\ /> /\
é lé
é *
2J.
*- eau
U)
i eau
Colonne remplie Tour à plateaux Contacteur à nébulisation
Fig. 5 : Différents procédés d'aération (stripping)
- 44 -
BIBLIOGRAPHIE
(1) Montiel A.
Les solvants chlorés pouvant être retrouvés dans les eaux souterraines -
Elimination - Service de contrôle de la Ville de Paris.
(2) G.K. Folkard
The significance, occurence and removal of volatile chlorinated
Hydrocarburs solvents in groundwaters. Wat. Pol lut. Control. 1986
- 44 -
BIBLIOGRAPHIE
(1) Montiel A.
Les solvants chlorés pouvant être retrouvés dans les eaux souterraines -
Elimination - Service de contrôle de la Ville de Paris.
(2) G.K. Folkard
The significance, occurence and removal of volatile chlorinated
Hydrocarburs solvents in groundwaters. Wat. Pol lut. Control. 1986
- 45 -
ANNEXE 5
COMPORTEMENT DES COMPOSES ORGANOHALOGENES VOLATILS
DANS LE MILIEU NATUREL
La nature de la pollution chimique dépend du mode d'apport du
toxique au milieu naturel. On distinguera les déversements massifs (pollutions
accidentelles) et les déversements insidieux (pollutions chroniques).
Lors de déversement massifs, les concentrations sont fréquemment
supérieures aux limites de solubilité dans l'eau des composés. II faut alors
envisager la migration des produits sous forme d'une phase organique distincte
de la phase aqueuse. Dans le cas de déversements insidieux, les polluants sont
en solution dans l'eau. Les deux cas de figure seront traités successivement.
5.1 - POLLUTION DU MILIEU POREUX PAR UN POLLUANT EN SOLUTION
Le devenir des micropolluants organiques dans le milieu naturel
dépend de la partition de ces composés entre différentes phases :
. partition eau/air (volatilité, solubilité)
. partition eau/solide (adsorption, désorption)
5.1.1 - ADSORPTION - DESORPTION
La plupart des contaminants organiques sont hydrophobes,
c'est-à-dire très peu solubles dans l'eau (cf. propriétés chimiques).
On peut utiliser différents coefficients de partage pour évaluer le
caractère hydrophobe d'une molécule. Le coefficient de partage octanol - eau
est l'un des plus utilisés.
Le coefficient de partage octanol - eau représente le rapport entre
la concentration d'un composé dans la phase organique, et sa concentration
dans la phase aqueuse, dans un système à deux phases :
- 45 -
ANNEXE 5
COMPORTEMENT DES COMPOSES ORGANOHALOGENES VOLATILS
DANS LE MILIEU NATUREL
La nature de la pollution chimique dépend du mode d'apport du
toxique au milieu naturel. On distinguera les déversements massifs (pollutions
accidentelles) et les déversements insidieux (pollutions chroniques).
Lors de déversement massifs, les concentrations sont fréquemment
supérieures aux limites de solubilité dans l'eau des composés. II faut alors
envisager la migration des produits sous forme d'une phase organique distincte
de la phase aqueuse. Dans le cas de déversements insidieux, les polluants sont
en solution dans l'eau. Les deux cas de figure seront traités successivement.
5.1 - POLLUTION DU MILIEU POREUX PAR UN POLLUANT EN SOLUTION
Le devenir des micropolluants organiques dans le milieu naturel
dépend de la partition de ces composés entre différentes phases :
. partition eau/air (volatilité, solubilité)
. partition eau/solide (adsorption, désorption)
5.1.1 - ADSORPTION - DESORPTION
La plupart des contaminants organiques sont hydrophobes,
c'est-à-dire très peu solubles dans l'eau (cf. propriétés chimiques).
On peut utiliser différents coefficients de partage pour évaluer le
caractère hydrophobe d'une molécule. Le coefficient de partage octanol - eau
est l'un des plus utilisés.
Le coefficient de partage octanol - eau représente le rapport entre
la concentration d'un composé dans la phase organique, et sa concentration
dans la phase aqueuse, dans un système à deux phases :
- 46 -
Koe= concentration dans 1 'octanol
concentration dans l'eau
Le coefficient de partage octanol - eau (Koe) est une fonction de la
solubilité (fig.6)
Coefficient de partage octanol-eau
10'
10=
to
.J
'Li?.'s;:.')e!D2T 2.1.SXS'-fC3
00£
IC
IO
Oic/ila/tn/}tiiui. C/ilarpfrítos
» fíotut»!
DiolUor
fhasalan» \« Mtlhyl CMorp^rilat*Dipti*nfl Eihtt
^Poralhiam
Oicaplñoít \^ NapMhaltn»Ftnitntftionm ^^ , ^ Oiettla-obaartnw
* ladabtniana
P/tOJm*l - %. i Tatuan9Jlarbait rttmlUofJd0
rmtraciilantihfunt \* ScUerlic vcUBiniên» >
Fluorabtnitnt ^^>^ OllorofermMlreb»mtn»\ *
Btaio/è aet^PhtnfiaQëlle trei^'m
PStnat/aciUe aeid ^I T^i-t^-ir 1^.J.
10- Í W 10 10 10* 10-' IO'" 10^ 10°
Solubilité dans l'eau (|jmoles/l)
Fig. 5 - Relation entre solubilité et coefficient de partage octanol - eau Koe
11 est connu depuis environ 40 ans, que le principal . adsorbant des
composés organiques non polaires dans le sol est la matière organique.
L'adsorption des composés organiques non polaires par le sol est
essentiellement un phénomène de partition et non pas un processus d'adsorption
physique (sites spécifiques). En effet, les isothermes d'adsorption de différents
composés ne présentent pas d'inflexion, même à des concentrations proches de
la saturation (fig, 7),
- 46 -
Koe= concentration dans 1 'octanol
concentration dans l'eau
Le coefficient de partage octanol - eau (Koe) est une fonction de la
solubilité (fig.6)
Coefficient de partage octanol-eau
10'
10=
to
.J
'Li?.'s;:.')e!D2T 2.1.SXS'-fC3
00£
IC
IO
Oic/ila/tn/}tiiui. C/ilarpfrítos
» fíotut»!
DiolUor
fhasalan» \« Mtlhyl CMorp^rilat*Dipti*nfl Eihtt
^Poralhiam
Oicaplñoít \^ NapMhaltn»Ftnitntftionm ^^ , ^ Oiettla-obaartnw
* ladabtniana
P/tOJm*l - %. i Tatuan9Jlarbait rttmlUofJd0
rmtraciilantihfunt \* ScUerlic vcUBiniên» >
Fluorabtnitnt ^^>^ OllorofermMlreb»mtn»\ *
Btaio/è aet^PhtnfiaQëlle trei^'m
PStnat/aciUe aeid ^I T^i-t^-ir 1^.J.
10- Í W 10 10 10* 10-' IO'" 10^ 10°
Solubilité dans l'eau (|jmoles/l)
Fig. 5 - Relation entre solubilité et coefficient de partage octanol - eau Koe
11 est connu depuis environ 40 ans, que le principal . adsorbant des
composés organiques non polaires dans le sol est la matière organique.
L'adsorption des composés organiques non polaires par le sol est
essentiellement un phénomène de partition et non pas un processus d'adsorption
physique (sites spécifiques). En effet, les isothermes d'adsorption de différents
composés ne présentent pas d'inflexion, même à des concentrations proches de
la saturation (fig, 7),
- 47 -
Cs (pg/g de sol)
1:00 p-
ICO -
2400
Ce (ppm)
Fig, 7 - Isothermes d'adsorption à 20°C (I)
D'autre part, le coefficient de partage sol - eau est inversement
proportionnel à la solubilité des composés (fig, 8).
- 47 -
Cs (pg/g de sol)
1:00 p-
ICO -
2400
Ce (ppm)
Fig, 7 - Isothermes d'adsorption à 20°C (I)
D'autre part, le coefficient de partage sol - eau est inversement
proportionnel à la solubilité des composés (fig, 8).
- 48 -
02.4Ü'.«\5-.PC8
" 2JJ',S'-PCB
Í2.4'.PCÍ
IM7SI1Ilio210llCai7.12.1«)
j :ji2r«j7) 1730U11*. illll 2900nUL O.MIIfl tOOOlSIM 0.027111) «7000 ISlN o.oo4i2S'y2ai i*oooai2iiO OOOOfMl» 220000(31
n0-bHCI f tritOmn
_L-1
yH Tatradilorecthant
O I,2-D.chlo6«,an.^ ^ il.l.l.Triefilonrt.».F1.2-B/omo-3<hlaraorspant *\. O 1,1,2,2-Titri.
CI,2-Oibronioctnin()«^ catarectnantB I,2-Dienioreprapan«
I I At.2-0ghleiBttli»n«<-J
Uf S (wnalt/htar)
Fig. 8 - Relation entre le coefficient de partage sol - eau et la solubilité (1)
Equation de la droite de régression :
Log Kp = 4,040 (-t- 0,038) - 0,557 (+ 0,012) Log S.
Puisque le coefficient de partage sol - eau (Kp) d'un composé donné
est une fonction de la teneur en matière organique du sol (fig. 9), on en
conclut que dans un système sol - eau, la diminution de la concentration d'un
composé dans l'eau est due à la partition de ce composé entre la phase
aqueuse et la matière organique du sol.
- 48 -
02.4Ü'.«\5-.PC8
" 2JJ',S'-PCB
Í2.4'.PCÍ
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n0-bHCI f tritOmn
_L-1
yH Tatradilorecthant
O I,2-D.chlo6«,an.^ ^ il.l.l.Triefilonrt.».F1.2-B/omo-3<hlaraorspant *\. O 1,1,2,2-Titri.
CI,2-Oibronioctnin()«^ catarectnantB I,2-Dienioreprapan«
I I At.2-0ghleiBttli»n«<-J
Uf S (wnalt/htar)
Fig. 8 - Relation entre le coefficient de partage sol - eau et la solubilité (1)
Equation de la droite de régression :
Log Kp = 4,040 (-t- 0,038) - 0,557 (+ 0,012) Log S.
Puisque le coefficient de partage sol - eau (Kp) d'un composé donné
est une fonction de la teneur en matière organique du sol (fig. 9), on en
conclut que dans un système sol - eau, la diminution de la concentration d'un
composé dans l'eau est due à la partition de ce composé entre la phase
aqueuse et la matière organique du sol.
3-
2
1-
0-
- 49 -K¿ (s) en fonction du carbon* organiquecontenu dana l'abaorbant
-2 -Ilog foc (s)
Fig. 9 - Valeurs du coefficient de partage sol - eau (Kp) de quelques composés
organiques non polaires en fonction de la teneur en matière organique
de 1 ' adsorbant.
P. Schwarzenbach et J. Westall (2) ont montré à partir de résultats
obtenus au cours d'expériences en système clos (batch) et sur colonnes que :
pour les faibles concentrations observées dans les eaux
naturelles, l'adsorption par le sol des composés organiques non polaires de
faible ou moyenne I ipophi 1 ici té, est réversible et un isotherme linéaire permet
de décrire l'équilibre d'adsorption :
C (solide) = Kp.C (eau)
- pour les adsorbants ayant une fraction organique supérieure à
0,1 %, une corrélation significative a été trouvée entre les coefficients de
partage sol - eau (Kp) et la teneur en matières organiques du sol ;
- de faibles valeurs de Kp ont été trouvées pour les adsorbants
pauvres en matières organiques, même pour ceux qui ont une surface spécifique
importante.
3-
2
1-
0-
- 49 -K¿ (s) en fonction du carbon* organiquecontenu dana l'abaorbant
-2 -Ilog foc (s)
Fig. 9 - Valeurs du coefficient de partage sol - eau (Kp) de quelques composés
organiques non polaires en fonction de la teneur en matière organique
de 1 ' adsorbant.
P. Schwarzenbach et J. Westall (2) ont montré à partir de résultats
obtenus au cours d'expériences en système clos (batch) et sur colonnes que :
pour les faibles concentrations observées dans les eaux
naturelles, l'adsorption par le sol des composés organiques non polaires de
faible ou moyenne I ipophi 1 ici té, est réversible et un isotherme linéaire permet
de décrire l'équilibre d'adsorption :
C (solide) = Kp.C (eau)
- pour les adsorbants ayant une fraction organique supérieure à
0,1 %, une corrélation significative a été trouvée entre les coefficients de
partage sol - eau (Kp) et la teneur en matières organiques du sol ;
- de faibles valeurs de Kp ont été trouvées pour les adsorbants
pauvres en matières organiques, même pour ceux qui ont une surface spécifique
importante.
- 50 -
une corrélation linéaire ¡mportante a été trouvée entre le
logarithme du coefficient de partage sol - eau (Kp) de différents composés et le
logarithme de leur coefficient de partage octanol - eau (Koe).
Log Kp = a Log Koe -i- b
- pour les adsorbants ayant une teneur en matières organiques
supérieures à 0,1 %, le coefficient de partage sol - eau peut être estimé à
partir du coefficient de partage octanol - eau, et de la fraction organique du
sol .
Log Kp = 0,72 Log Koe + Log f (oc) + 0,49
f (oc) = fraction organique de I'adsorbant.
Le coefficient Kp est estimé avec une précision de deux ordres de
grandeur.
Ce facteur de retard n'a de sens que lorsque I'adsorbant et l'eau
sont à l'équilibre. Lorsque la vitesse d'écoulement de l'eau est trop élevée, la
cinétique de l'adsorption étant lente, les composés organiques volatils peuvent
être transportés plus rapidement puisqu'ils ne sont pas adsorbes.
Le suivi de la migration des micropolluants organiques au cours de
la filtration sur berge a été l'objet de plusieurs études (3,4,5,6). 11 ressort
de ces travaux que, comme le prédisaient les modèles, les composés organiques
volatils migrent rapidement avec l'eau d'infiltration vers l'aquifère. Pour ces
composés, la filtration sur berge ne peut être utilisée comme première étape de
traitement des eaux de rivières.
5.1 .2 - VOLATILISATION
La volatilisation est le transfert de composés de la phase aqueuse
vers la phase gazeuse à travers l'interface eau - air. Ce phénomène est régi
par la loi de Henry : à température donnée et à l'équilibre, la concentration
d'un composé dans la phase aqueuse est fonction de sa pression partielle dans
la phase gazeuse
- 50 -
une corrélation linéaire ¡mportante a été trouvée entre le
logarithme du coefficient de partage sol - eau (Kp) de différents composés et le
logarithme de leur coefficient de partage octanol - eau (Koe).
Log Kp = a Log Koe -i- b
- pour les adsorbants ayant une teneur en matières organiques
supérieures à 0,1 %, le coefficient de partage sol - eau peut être estimé à
partir du coefficient de partage octanol - eau, et de la fraction organique du
sol .
Log Kp = 0,72 Log Koe + Log f (oc) + 0,49
f (oc) = fraction organique de I'adsorbant.
Le coefficient Kp est estimé avec une précision de deux ordres de
grandeur.
Ce facteur de retard n'a de sens que lorsque I'adsorbant et l'eau
sont à l'équilibre. Lorsque la vitesse d'écoulement de l'eau est trop élevée, la
cinétique de l'adsorption étant lente, les composés organiques volatils peuvent
être transportés plus rapidement puisqu'ils ne sont pas adsorbes.
Le suivi de la migration des micropolluants organiques au cours de
la filtration sur berge a été l'objet de plusieurs études (3,4,5,6). 11 ressort
de ces travaux que, comme le prédisaient les modèles, les composés organiques
volatils migrent rapidement avec l'eau d'infiltration vers l'aquifère. Pour ces
composés, la filtration sur berge ne peut être utilisée comme première étape de
traitement des eaux de rivières.
5.1 .2 - VOLATILISATION
La volatilisation est le transfert de composés de la phase aqueuse
vers la phase gazeuse à travers l'interface eau - air. Ce phénomène est régi
par la loi de Henry : à température donnée et à l'équilibre, la concentration
d'un composé dans la phase aqueuse est fonction de sa pression partielle dans
la phase gazeuse
- 51 -
K.x (i) = p (i)
X (i) : fraction molaire du composé i dans la phase aqueuse
p (i) = pression partielle du composé i dans la phase gazeuse (mm Hg)
(K = constante de Henry (mm Hg)
Si la constante de Henry est élevée (c'est le cas de la plupart des
composés organohalogènés volatils), la volatilisation est régie par la résistance
au transfert à l'interface eau- air, et par l'importance de la surface de
contact entre la phase aqueuse et la phase gazeuse. Ainsi un film
d'hydrocarbure à la surface de l'eau diminue de manière notable la
volatilisation des composés dissous (fig. 10).
1.0
0.9
0.8
0.7
iaa 0.6
^^
coS 0.5aw
c0.4
oeoÜ 0.3
0.2
0.1
0
i%
V-
MA
»fP*
fV
Ta. _
r1^- ' A
K)
L '^;, ?^f>«b,»
0 20 40 60 80 100 120
Temps (minutes)Taux d'évaporation d« CH,CI, (). CHCI, (e). CH3CCI3 (O).
CHCI=CCl2 (). ancJ CCIj=CCl2 (A) da l'aau
|lcéroaèn#«ta4
0.6eo
0.5
e
« 0.4Oo
0.3.
0.2
0.1
«
°î
4.^li i
j_ _l 20 40 60 80 100
Temps (minutes)120 140
Diminution daa tanaura da CHjCIj (), CHCI3 (e). CH3CCI3. (O). CHCI==CCI, (). and CCl2==CCl2 (A) da l'aau aoua un film
da kéroaèna
Figure 10 : Modification de la constante de Henry liée à la présence d'un film
d'hydrocarbures
- 51 -
K.x (i) = p (i)
X (i) : fraction molaire du composé i dans la phase aqueuse
p (i) = pression partielle du composé i dans la phase gazeuse (mm Hg)
(K = constante de Henry (mm Hg)
Si la constante de Henry est élevée (c'est le cas de la plupart des
composés organohalogènés volatils), la volatilisation est régie par la résistance
au transfert à l'interface eau- air, et par l'importance de la surface de
contact entre la phase aqueuse et la phase gazeuse. Ainsi un film
d'hydrocarbure à la surface de l'eau diminue de manière notable la
volatilisation des composés dissous (fig. 10).
1.0
0.9
0.8
0.7
iaa 0.6
^^
coS 0.5aw
c0.4
oeoÜ 0.3
0.2
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0 20 40 60 80 100 120
Temps (minutes)Taux d'évaporation d« CH,CI, (). CHCI, (e). CH3CCI3 (O).
CHCI=CCl2 (). ancJ CCIj=CCl2 (A) da l'aau
|lcéroaèn#«ta4
0.6eo
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0.3.
0.2
0.1
«
°î
4.^li i
j_ _l 20 40 60 80 100
Temps (minutes)120 140
Diminution daa tanaura da CHjCIj (), CHCI3 (e). CH3CCI3. (O). CHCI==CCI, (). and CCl2==CCl2 (A) da l'aau aoua un film
da kéroaèna
Figure 10 : Modification de la constante de Henry liée à la présence d'un film
d'hydrocarbures
- 52 -
Pour les eaux de surface, la volatilisation des composés dissous
augmente avec la turbulence du fluide et la vitesse du vent.
Pour les sols, il y a une volatilisation directe des composés de la
surface du sol vers l'atmosphère.
Enfin, il faut considérer le cas particulier où il existe dans la
zone non saturée une phase organique distincte de la phase aqueuse. Dans ce
cas, les vapeurs sont très concentrées en composés organiques volatils, elles
sont alors plus denses que l'air, elles ont tendance à descendre vers la
nappe, il n'y a pas de départ de contaminants vers l'atmosphère.
Dill ing et ses collaborateurs (9) ont déterminé les constantes
d'évaporation de différents composés organiques volatils (CHCL , CH_CCL_,
CHCL = CCL2, CCL = CCL2, CH2 , CL2 ) (Fig. 11).
Ces solutions à 1 ppm étaient placées à 25°C et agitées. On constate
après 30 minutes une perte de 50 % des composés et après 90 minutes, une
perte de 90 % des composés. L'addition de divers contaminants (argile, sable,
carbonate de calcium, sels et acides humiques) à l'eau a relativement peu
d'effet sur les constantes d'évaporation.
5.1.3 - INFLUENCE DES COPOLLUANTS SUR LA PARTITION DES COMPOSES
ORGANOHALOGENES VOLATILS
Le devenir des composés organiques volatils dans l'environnement
est modélisé en utilisant les propriétés des composés purs (solubilité dans
l'eau, coefficient de partage octanol - eau, constante de Henry).
Dans la plupart des cas de pollution, on identifie plusieurs
contaminants. Ceux ci peuvent être en solution, dans l'eau, on observe alors
des interactions entre différents solutés, ou bien ils peuvent constituer une
phase distincte de l'eau, on observe alors des interactions entre un soluté
donné et les deux solvants potentiels (l'eau et la phase organique). Ces
interactions peuvent modifier la migration d'un composé donné par rapport à ce
qu'elle serait s'il n'y avait pas de copolluant.
- 52 -
Pour les eaux de surface, la volatilisation des composés dissous
augmente avec la turbulence du fluide et la vitesse du vent.
Pour les sols, il y a une volatilisation directe des composés de la
surface du sol vers l'atmosphère.
Enfin, il faut considérer le cas particulier où il existe dans la
zone non saturée une phase organique distincte de la phase aqueuse. Dans ce
cas, les vapeurs sont très concentrées en composés organiques volatils, elles
sont alors plus denses que l'air, elles ont tendance à descendre vers la
nappe, il n'y a pas de départ de contaminants vers l'atmosphère.
Dill ing et ses collaborateurs (9) ont déterminé les constantes
d'évaporation de différents composés organiques volatils (CHCL , CH_CCL_,
CHCL = CCL2, CCL = CCL2, CH2 , CL2 ) (Fig. 11).
Ces solutions à 1 ppm étaient placées à 25°C et agitées. On constate
après 30 minutes une perte de 50 % des composés et après 90 minutes, une
perte de 90 % des composés. L'addition de divers contaminants (argile, sable,
carbonate de calcium, sels et acides humiques) à l'eau a relativement peu
d'effet sur les constantes d'évaporation.
5.1.3 - INFLUENCE DES COPOLLUANTS SUR LA PARTITION DES COMPOSES
ORGANOHALOGENES VOLATILS
Le devenir des composés organiques volatils dans l'environnement
est modélisé en utilisant les propriétés des composés purs (solubilité dans
l'eau, coefficient de partage octanol - eau, constante de Henry).
Dans la plupart des cas de pollution, on identifie plusieurs
contaminants. Ceux ci peuvent être en solution, dans l'eau, on observe alors
des interactions entre différents solutés, ou bien ils peuvent constituer une
phase distincte de l'eau, on observe alors des interactions entre un soluté
donné et les deux solvants potentiels (l'eau et la phase organique). Ces
interactions peuvent modifier la migration d'un composé donné par rapport à ce
qu'elle serait s'il n'y avait pas de copolluant.
- 53 -
TAUX D'EVAPORATION DE COMPOSES CHLORES EN SOLUTION AQUEUSE_ DILUEE
Composés
CH^Cl
CH2CI2*
CHClj*
CCI4
CH^CH2C1
CH3CHCI2
CH2CICH2CI
CH^CCl^*
CH2CICHCI2
CH2CICCI-
CHC12CHC12
CHCI2CCI3
CCl^CCl
CH2 CHCI
CH2 CCI2
CHC1 = CHC1 (cis)
CHC1 = CHC1 (trans)
CHCl = CCl2*
CCl2=CCl2*
CH2CICHCICH2CI
CH2CICCI2CH2CI
CH2=CHCH2C1
CH2 = CC1CH-
CHC1=CHCH^
CH2=CC1CH2C1
CHCI = CHCH2C1 (cis et tra
CHC1 = CC1CH2C1
temps d evaporation
en minutes
50 7.
27
19192418202529
21
22
29
17202321
43
56
48
45
26
22
18
24
19
21
2424252851
47
27
29
16
20
ns) 31
49
90 7.
91
60678062688397
79
109
96
636580
102
> 120
> 120
> 140
> 120
96
89
64
83
636380728690
> 120
> 120
89
110
59
68
98
> 140
* Les résultats de trois essais différents sont donnés.
FIGURE 11
- 53 -
TAUX D'EVAPORATION DE COMPOSES CHLORES EN SOLUTION AQUEUSE_ DILUEE
Composés
CH^Cl
CH2CI2*
CHClj*
CCI4
CH^CH2C1
CH3CHCI2
CH2CICH2CI
CH^CCl^*
CH2CICHCI2
CH2CICCI-
CHC12CHC12
CHCI2CCI3
CCl^CCl
CH2 CHCI
CH2 CCI2
CHC1 = CHC1 (cis)
CHC1 = CHC1 (trans)
CHCl = CCl2*
CCl2=CCl2*
CH2CICHCICH2CI
CH2CICCI2CH2CI
CH2=CHCH2C1
CH2 = CC1CH-
CHC1=CHCH^
CH2=CC1CH2C1
CHCI = CHCH2C1 (cis et tra
CHC1 = CC1CH2C1
temps d evaporation
en minutes
50 7.
27
19192418202529
21
22
29
17202321
43
56
48
45
26
22
18
24
19
21
2424252851
47
27
29
16
20
ns) 31
49
90 7.
91
60678062688397
79
109
96
636580
102
> 120
> 120
> 140
> 120
96
89
64
83
636380728690
> 120
> 120
89
110
59
68
98
> 140
* Les résultats de trois essais différents sont donnés.
FIGURE 11
- 54 -
A) Influence des copolluants sur la volatilisation des composés organiques
Une étude de MEPA a montré que l'élimination par aération des
composés organohalogènés volatils contenus dans les eaux, avait le même
rendement que les composés soient seuls ou en mélange.
C. Munz et P.V. Robert (7) ont montré que la constante de Henry
d'un composé donné n'est modifiée par la présence d'un cosolvant dans le
système, que lorsque la fraction molaire du cosolvant est supérieure à 5.10-3,
On peut donc, lorsqu'il n'y a pas dans le système étudié de phase
organique distincte de. la phase aqueuse, estimer que la valeur de la constante
de Henry d'un composé donné n'est pas modifiée par des interactions avec les
autres composés organiques dissous dans l'eau.
B) Influence des copolluants sur l'adsorption des composés organiques non
pol aires
L'adsorption des composés organiques non polaires étant un
phénomène de partition entre la phase aqueuse et la matière organique du sol,
il n'y a pas de compétition entre les différents polluants.
Chiou et ses collaborateurs (8) ont montré que les isothermes
d'adsorption sont identiques, que le composé soit pur ou en mélange (fig. 12).
240 -
4. ISO
400r
aoor1 1 r
Single Solule liortiefmi;
O Beflzene (Usecr and Right Scalts)O 1,3-OicliloroDenieMA I.2,4*Tnchlo(o&enzent
Binon Solu'c iMlhefmi:
a 1,3-OicnioroMniinfA l.2,4-Tricnlorabenjtn<
1200
20 40 SO
Equilibrium Concentration, C, (mg/L)
Figure 12 : Isothermes d'absorptions
- 54 -
A) Influence des copolluants sur la volatilisation des composés organiques
Une étude de MEPA a montré que l'élimination par aération des
composés organohalogènés volatils contenus dans les eaux, avait le même
rendement que les composés soient seuls ou en mélange.
C. Munz et P.V. Robert (7) ont montré que la constante de Henry
d'un composé donné n'est modifiée par la présence d'un cosolvant dans le
système, que lorsque la fraction molaire du cosolvant est supérieure à 5.10-3,
On peut donc, lorsqu'il n'y a pas dans le système étudié de phase
organique distincte de. la phase aqueuse, estimer que la valeur de la constante
de Henry d'un composé donné n'est pas modifiée par des interactions avec les
autres composés organiques dissous dans l'eau.
B) Influence des copolluants sur l'adsorption des composés organiques non
pol aires
L'adsorption des composés organiques non polaires étant un
phénomène de partition entre la phase aqueuse et la matière organique du sol,
il n'y a pas de compétition entre les différents polluants.
Chiou et ses collaborateurs (8) ont montré que les isothermes
d'adsorption sont identiques, que le composé soit pur ou en mélange (fig. 12).
240 -
4. ISO
400r
aoor1 1 r
Single Solule liortiefmi;
O Beflzene (Usecr and Right Scalts)O 1,3-OicliloroDenieMA I.2,4*Tnchlo(o&enzent
Binon Solu'c iMlhefmi:
a 1,3-OicnioroMniinfA l.2,4-Tricnlorabenjtn<
1200
20 40 SO
Equilibrium Concentration, C, (mg/L)
Figure 12 : Isothermes d'absorptions
- 55 -
5.1.4 - ELIMINATION DES POLLUANTS DANS L'ENVIRONNEMENT
Les procédés d'élimination des micropolluants dans l'environnement
sont :
- la biodégradation
- 1 ' hydrolyse
- la photolyse
- 1 'oxydation
- la complexation
- M ioni sation
- la volati 1 isation
-M adsorption
En fonction du milieu que l'on considère (eaux souterraines, eaux
de surface, zone non saturée, atmosphère), différents procédés seront à prendre
en compte. Ainsi, la volatilité d'un composé ne pourra plus affecter sa
concentration lorsqu'il aura atteint la nappe. La volatilisation des composés ne
concerne que la zone non saturée et les eaux de surface.
A) Stabilité chimique des composés organohalogènés volatils
Les composés organohalogènés volatils sont peu réactifs. L'hydrolyse
de ces composés ne se produisant qu'à des températures élevées, ces réactions
n'auront donc pas lieu dans les conditions naturelles.
La seule transformation chimique de ces composés est la photolyse
dans l'atmosphère.
Les composés organiques volatils contenus dans les eaux
souterraines ne pourront être éliminés par voie chimique.
B) Biodégradation des composés organohalogènés volatils
11 n 'apparaît pas que ces composés puissent être décomposés en
milieu oxygéné ; par contre, en anaérobiose et sous certaines conditions,
quelques uns de ces corps peuvent se décomposer selon les équations suivantes
(10) :
- 55 -
5.1.4 - ELIMINATION DES POLLUANTS DANS L'ENVIRONNEMENT
Les procédés d'élimination des micropolluants dans l'environnement
sont :
- la biodégradation
- 1 ' hydrolyse
- la photolyse
- 1 'oxydation
- la complexation
- M ioni sation
- la volati 1 isation
-M adsorption
En fonction du milieu que l'on considère (eaux souterraines, eaux
de surface, zone non saturée, atmosphère), différents procédés seront à prendre
en compte. Ainsi, la volatilité d'un composé ne pourra plus affecter sa
concentration lorsqu'il aura atteint la nappe. La volatilisation des composés ne
concerne que la zone non saturée et les eaux de surface.
A) Stabilité chimique des composés organohalogènés volatils
Les composés organohalogènés volatils sont peu réactifs. L'hydrolyse
de ces composés ne se produisant qu'à des températures élevées, ces réactions
n'auront donc pas lieu dans les conditions naturelles.
La seule transformation chimique de ces composés est la photolyse
dans l'atmosphère.
Les composés organiques volatils contenus dans les eaux
souterraines ne pourront être éliminés par voie chimique.
B) Biodégradation des composés organohalogènés volatils
11 n 'apparaît pas que ces composés puissent être décomposés en
milieu oxygéné ; par contre, en anaérobiose et sous certaines conditions,
quelques uns de ces corps peuvent se décomposer selon les équations suivantes
(10) :
- 56 -
CHCL^ + 3/2 H2 O
CCL, -1- 2 H04 ¿
3/4 CO2 -t- 1/4 CH^ -f 3 H^ -^ 3CL'
CO. -^ 4H.-1-
-H 4 CL
C2H2CL2 + 3/2 H2O 3/4 CO2 + 5/4CH^ -H 2H -(- 2CL'
CCI ^ 4. H2 CHCl^ + H -t- cr
Les conditions d ' anaérobiose sont vérifiées dans une nappe lorsque
l'eau de celle-ci est complètement dépourvue d'oxygène, ce qui suppose des
conditions particulières (milieu réducteur).
C) Adsorption des composés organohalogènés
Nous l'avons vu précédemment, les composés organohalogènés sont
peu adsorbes par la matrice solide.
Ces composés ont, d'autre part, des facilités particulières à
traverser les argiles (11). Enfin, il ne faut pas oublier que les composés
adsorbes peuvent être relargués ; l'adsorption n'est donc pas une élimination
définitive des micropolluants.
D) Volati I isation
C'est la principale voie d'élimination des composés organohalogènés
volatils des eaux de surface (les teneurs . en composés organiques volatils des
eaux de surface sont très faibles). Dans la zone non saturée, ces composés
peuvent être éliminés par volatilisation. M y a un transfert direct de
polluants de la surface du sol vers l'atmosphère.
- 56 -
CHCL^ + 3/2 H2 O
CCL, -1- 2 H04 ¿
3/4 CO2 -t- 1/4 CH^ -f 3 H^ -^ 3CL'
CO. -^ 4H.-1-
-H 4 CL
C2H2CL2 + 3/2 H2O 3/4 CO2 + 5/4CH^ -H 2H -(- 2CL'
CCI ^ 4. H2 CHCl^ + H -t- cr
Les conditions d ' anaérobiose sont vérifiées dans une nappe lorsque
l'eau de celle-ci est complètement dépourvue d'oxygène, ce qui suppose des
conditions particulières (milieu réducteur).
C) Adsorption des composés organohalogènés
Nous l'avons vu précédemment, les composés organohalogènés sont
peu adsorbes par la matrice solide.
Ces composés ont, d'autre part, des facilités particulières à
traverser les argiles (11). Enfin, il ne faut pas oublier que les composés
adsorbes peuvent être relargués ; l'adsorption n'est donc pas une élimination
définitive des micropolluants.
D) Volati I isation
C'est la principale voie d'élimination des composés organohalogènés
volatils des eaux de surface (les teneurs . en composés organiques volatils des
eaux de surface sont très faibles). Dans la zone non saturée, ces composés
peuvent être éliminés par volatilisation. M y a un transfert direct de
polluants de la surface du sol vers l'atmosphère.
- 57 -
5.1.5 - PERSISTANCE DES COMPOSES ORGANOHALOGENES VOLATILS DANS LE MILIEU
NATUREL
Dans l'atmosphère, ces composés sont éliminés par photolyse ; on
observe une concentration résiduelle car ils sont émis dans l'atmosphère en
quantité importante lors de leur production et de leurs utilisations.
Ces composés sont éliminés des eaux de surface par volatilisation.
Pour les eaux souterraines, on ne peut que difficilement envisager
l'élimination des composés organohalogènés volatils dans les nappes une fois
qu'ils y sont parvenus. La seule voie de dépollution est l'élimination de ces
composés par volatilisation dans la zone non saturée.
C'est pourquoi nous avons entrepris l'étude de la migration de ces
composés dans la zone non saturée.
5.1.5. - PRINCIPE DE DEPOLLUTION DES NAPPES
Lorsqu'un captage d'eau souterraine est pollué, il existe parfois des
;;olut¡cns m-oins coûteuses que le traitement spécifique des eaux cor-rarrii née;
itération, ac3orpîion sur ci-;arbCi-i «nctif ou sur r¿s.'n¿s macrorét icula i res i . Dans
l:-' c"£T,p ceotant, le maintien du po.-.-ipags dans jn ouits.DoMué peut suffire à
.-;ro:é'-^'::r les forages voisin;, Meô^' pon--cée étant ôpr^l-o passage dans un c.-in,-;i
d ' 3/:"-3t ion rejetée dans le -ilie'j r,£ti.!rei . Lcrsq-..!- la ai-'^ecticri du pa~az'ie de
pol -...s'-it est connue, ces O'jits de décjo! lut ion oeuvent être c-~eusés afin ce
r.-otéger les autres captages. Enfin, on peut mél¿-^ger des eaux contani nées e'
lies eaux non contaminées afin d'abaisser les teneurs en micropolluants
ir:--:-iiin ; Q'jes a un niveau ecceotable. ' ' -
- 57 -
5.1.5 - PERSISTANCE DES COMPOSES ORGANOHALOGENES VOLATILS DANS LE MILIEU
NATUREL
Dans l'atmosphère, ces composés sont éliminés par photolyse ; on
observe une concentration résiduelle car ils sont émis dans l'atmosphère en
quantité importante lors de leur production et de leurs utilisations.
Ces composés sont éliminés des eaux de surface par volatilisation.
Pour les eaux souterraines, on ne peut que difficilement envisager
l'élimination des composés organohalogènés volatils dans les nappes une fois
qu'ils y sont parvenus. La seule voie de dépollution est l'élimination de ces
composés par volatilisation dans la zone non saturée.
C'est pourquoi nous avons entrepris l'étude de la migration de ces
composés dans la zone non saturée.
5.1.5. - PRINCIPE DE DEPOLLUTION DES NAPPES
Lorsqu'un captage d'eau souterraine est pollué, il existe parfois des
;;olut¡cns m-oins coûteuses que le traitement spécifique des eaux cor-rarrii née;
itération, ac3orpîion sur ci-;arbCi-i «nctif ou sur r¿s.'n¿s macrorét icula i res i . Dans
l:-' c"£T,p ceotant, le maintien du po.-.-ipags dans jn ouits.DoMué peut suffire à
.-;ro:é'-^'::r les forages voisin;, Meô^' pon--cée étant ôpr^l-o passage dans un c.-in,-;i
d ' 3/:"-3t ion rejetée dans le -ilie'j r,£ti.!rei . Lcrsq-..!- la ai-'^ecticri du pa~az'ie de
pol -...s'-it est connue, ces O'jits de décjo! lut ion oeuvent être c-~eusés afin ce
r.-otéger les autres captages. Enfin, on peut mél¿-^ger des eaux contani nées e'
lies eaux non contaminées afin d'abaisser les teneurs en micropolluants
ir:--:-iiin ; Q'jes a un niveau ecceotable. ' ' -
- 58 -
BIBLIOGRAPHIE
(1) - Cary T. Chiou, Louis J. Peters, Virgil H. Freed.
A physical concept of soil water equilibria for nonionic organic
compounds. Science, vol. 206, 1979.
(2) - P. Schwarzenbach et J. Westall.
Transport of nonpolar organic compounds from subsurface water to
groundwater. Laboratory sorption studies. Environmental Science and
technology, volume 15, numéro 11, novembre 1981.
(3) - P. Schwarzenbach, W. Giger, E. Hoehn, J.K. Schneider.
Behavior of organic compounds during infiltration of river water to
groundwater. Field studies. Environ, Sci. Technol. vol. 17, n° 8, 1983.
(4) - P. Schwarzenbach et J. Westall.
Transport of non polar, organic pollutant in a river water-ground water
infiltration system : a systematic approach. Studies in environmental
Science, volume 17, (1981).
(5) - G.J. Piet, C.H.F. Morra, H.A. M. de Kruijf, L.J. Schultink, J.G.H.M.Smeenk.
The Behavior of organic micropol 1 utants during passage throught the soil.
Studies in Environmental sciences, vol. 17. 1981.
(5) - H. Sontheimer, H.J. Brunch, W. Kahn.
Impact of different type of organic micropol lutants present on sources of
drinking water on the quality of drinking water. The science of the total
environment, 47, 1985, 27-44.
(7) - C. Munz et P.V. Roberts.
Effects of solute concentration and cosolvents on the aqueous activity
coefficient of halogenated hydrocarbons. Environ. Sci. Technol. 1985. 20.
830-835.
- 58 -
BIBLIOGRAPHIE
(1) - Cary T. Chiou, Louis J. Peters, Virgil H. Freed.
A physical concept of soil water equilibria for nonionic organic
compounds. Science, vol. 206, 1979.
(2) - P. Schwarzenbach et J. Westall.
Transport of nonpolar organic compounds from subsurface water to
groundwater. Laboratory sorption studies. Environmental Science and
technology, volume 15, numéro 11, novembre 1981.
(3) - P. Schwarzenbach, W. Giger, E. Hoehn, J.K. Schneider.
Behavior of organic compounds during infiltration of river water to
groundwater. Field studies. Environ, Sci. Technol. vol. 17, n° 8, 1983.
(4) - P. Schwarzenbach et J. Westall.
Transport of non polar, organic pollutant in a river water-ground water
infiltration system : a systematic approach. Studies in environmental
Science, volume 17, (1981).
(5) - G.J. Piet, C.H.F. Morra, H.A. M. de Kruijf, L.J. Schultink, J.G.H.M.Smeenk.
The Behavior of organic micropol 1 utants during passage throught the soil.
Studies in Environmental sciences, vol. 17. 1981.
(5) - H. Sontheimer, H.J. Brunch, W. Kahn.
Impact of different type of organic micropol lutants present on sources of
drinking water on the quality of drinking water. The science of the total
environment, 47, 1985, 27-44.
(7) - C. Munz et P.V. Roberts.
Effects of solute concentration and cosolvents on the aqueous activity
coefficient of halogenated hydrocarbons. Environ. Sci. Technol. 1985. 20.
830-835.
- 59 -
(8) - Cary. T. Chiou, Paul. E Porter et David W. Schmelding.
Partition equilibria of nonionic organic compounds between soil organic
matter and water. Environ. Sci. Technol. vol.17 n° 4, 1983.
( 9) - W.L. Dilling, N.B. Tefertiller, and George J. Kallos.
Evaporation Rates and reactivities of Methylene chloride, chloroform,
1,1,1. Trichloroéthane, trichloroéthylène, tétrachloroéthylène and other
chlorinated compounds in dilute aqueous solutions. Environmental Science
and Technology. Vol. 9. N° 9, 1975.
(10) - E.J. Bower and P.L. Mc Carty.
Transformations of 1 and 2 carbon halogenated Aliphatic Organic
Compound under methanogenic conditions.
Transformations of halogenated organic compounds under dénitrification
conditions. Applied and environmental microbiology. 1983.
(11 ) - B.K.G. Theng.
The chimisty of clay organic reaction, . Johan Willery and Sans,
New-York, Toronto.
- 59 -
(8) - Cary. T. Chiou, Paul. E Porter et David W. Schmelding.
Partition equilibria of nonionic organic compounds between soil organic
matter and water. Environ. Sci. Technol. vol.17 n° 4, 1983.
( 9) - W.L. Dilling, N.B. Tefertiller, and George J. Kallos.
Evaporation Rates and reactivities of Methylene chloride, chloroform,
1,1,1. Trichloroéthane, trichloroéthylène, tétrachloroéthylène and other
chlorinated compounds in dilute aqueous solutions. Environmental Science
and Technology. Vol. 9. N° 9, 1975.
(10) - E.J. Bower and P.L. Mc Carty.
Transformations of 1 and 2 carbon halogenated Aliphatic Organic
Compound under methanogenic conditions.
Transformations of halogenated organic compounds under dénitrification
conditions. Applied and environmental microbiology. 1983.
(11 ) - B.K.G. Theng.
The chimisty of clay organic reaction, . Johan Willery and Sans,
New-York, Toronto.
- 60 -
5.2 - POLLUTION DU MILIEU POREUX PAR UN FLUIDE NON MISCIBLE DANS L'EAU
La migration des composés organohalogènés volatils en phase
distincte de l'eau est une possibilité à envisager lorsque que la concentration
d'un composé est voisine ou supérieure à sa solubilité dans l'eau.
On doit alors étudier un système complexe composé de plusieurs
phases. On définit :
- la saturation volumique pour chacun des fluides i :
C) _ part de la porosité occupée par le fluide i
porosité totale
- la perméabilité intrinsèque K(i), qui est une fonction de la
saturation du milieu en fluide i. Plus la portion du milieu poreux occupée par
le fluide sera grande, plus la perméabilité liée à ce fluide sera grande. La
perméabilité intrinsèque peut être nulle, lorsque l'on atteint une certaine
saturation limite, le fluide i ne constitue plus une phase continue mais est
dispersé dans la matrice solide.
5.2.1. - MODELE HYDRODYNAMIQUE EN ZONE NON SATUREE
Dans la zone non saturée, le flux de deux phases liquides
distinctes s'effectue sous l'influence de la gravité jusqu'à ce que la phase non
miscible dans l'eau ne constitue plus une phase continue, mais soit dispersée
en un grand nombre de gouttelettes isolées, on atteint alors la saturation
résiduelle. Le fluide ne peut plus circuler, sa migration dépend alors de sa
solubilité dans l'eau, qui est souvent assez faible. Le domaine où le fluide
non miscible est piégé peut être atteint par l'eau d'infiltration ou par l'eau
souterraine lors d'une remontée de nappe. Dans ce cas, les gouttelettes de
polluant dispersées dans la matrice sont en contact étroit avec l'eau : le
composé passe en solution. La vitesse d'écoulement de l'eau est suffisamment
faible pour que la saturation soit atteinte. La migration de la substance
dissoute suit les lois de la dispersion hydrodynamique. L'extension de la
pollution est liée à la formation de ce panache, mais d'autres phénomènes
peuvent être prépondérants. Ainsi, les hétérogénéités du milieu poreux et les
- 60 -
5.2 - POLLUTION DU MILIEU POREUX PAR UN FLUIDE NON MISCIBLE DANS L'EAU
La migration des composés organohalogènés volatils en phase
distincte de l'eau est une possibilité à envisager lorsque que la concentration
d'un composé est voisine ou supérieure à sa solubilité dans l'eau.
On doit alors étudier un système complexe composé de plusieurs
phases. On définit :
- la saturation volumique pour chacun des fluides i :
C) _ part de la porosité occupée par le fluide i
porosité totale
- la perméabilité intrinsèque K(i), qui est une fonction de la
saturation du milieu en fluide i. Plus la portion du milieu poreux occupée par
le fluide sera grande, plus la perméabilité liée à ce fluide sera grande. La
perméabilité intrinsèque peut être nulle, lorsque l'on atteint une certaine
saturation limite, le fluide i ne constitue plus une phase continue mais est
dispersé dans la matrice solide.
5.2.1. - MODELE HYDRODYNAMIQUE EN ZONE NON SATUREE
Dans la zone non saturée, le flux de deux phases liquides
distinctes s'effectue sous l'influence de la gravité jusqu'à ce que la phase non
miscible dans l'eau ne constitue plus une phase continue, mais soit dispersée
en un grand nombre de gouttelettes isolées, on atteint alors la saturation
résiduelle. Le fluide ne peut plus circuler, sa migration dépend alors de sa
solubilité dans l'eau, qui est souvent assez faible. Le domaine où le fluide
non miscible est piégé peut être atteint par l'eau d'infiltration ou par l'eau
souterraine lors d'une remontée de nappe. Dans ce cas, les gouttelettes de
polluant dispersées dans la matrice sont en contact étroit avec l'eau : le
composé passe en solution. La vitesse d'écoulement de l'eau est suffisamment
faible pour que la saturation soit atteinte. La migration de la substance
dissoute suit les lois de la dispersion hydrodynamique. L'extension de la
pollution est liée à la formation de ce panache, mais d'autres phénomènes
peuvent être prépondérants. Ainsi, les hétérogénéités du milieu poreux et les
- 61 -
variations de la teneur en eau (frange capillaire à la limite de deux niveaux
de perméabilités différentes) induisent une extension latérale de la pollution ;
celle-ci est d'autant plus marquée que la profondeur augmente (fig. 13).
5.2.2 - MODELE HYDRODYNAMIQUE EN ZONE SATUREE
Si le volume de fluide infiltré est supérieur à la capacité de
rétention de la zone non saturée, il atteint la nappe. Pour les huiles minérales
et les chlorohydrocarbones al iphat iques, la capacité de rétention est comprise3entre 3 et 5 l/m dans les milieux poreux très perméables, elle atteint 30 à
350 l/m dans les milieux peu perméables. La différence entre la densité du
fluide non miscible et celle de l'eau souterraine détermine le comportement du
polluant dans l'aquifère.
Les fluides plus légers que l'eau (huiles minérales) percolent
verticalement dans la zone non saturée jusqu'à ce qu'ils atteignent la frange
capillaire ; à ce niveau, l'extension latérale de la pollution devient
prépondérante. L'huile minérale migre dans la frange capillaire, parallèlement
à la surface libre de la nappe (fig. 14).
Les fluides plus denses que l'eau - c'est le cas de la plupart des
composés organohalogènés volatils - (Cf propriétés physicochimiques) - percolent
verticalement dans la zone non saturée et dans la zone saturée.
Lorsque le fluide atteint la zone saturée, une composante latérale
apparaît, mais cette dispersion n'est pas importante. Si la quantité de fluide
infiltré est supérieure à la capacité de rétention de la zone saturée,, le
polluant atteint le niveau imperméable et s'épand. Lorsque la base de
l'aquifère est composée de niveaux de conductivité hydraulique plus faible, une
estimation de la forme et de l'extension de la pollution est pratiquement
impossible (fig. 15). La base de la zone saturée n'est jamais plane, il est
difficile d'en connaître la géométrie, le composé plus dense que l'eau
s'accumulera dans les dépressions. Enfin, les composés organohalogènés
pourront percoler à travers le niveau imperméable s'il est argileux.
- 61 -
variations de la teneur en eau (frange capillaire à la limite de deux niveaux
de perméabilités différentes) induisent une extension latérale de la pollution ;
celle-ci est d'autant plus marquée que la profondeur augmente (fig. 13).
5.2.2 - MODELE HYDRODYNAMIQUE EN ZONE SATUREE
Si le volume de fluide infiltré est supérieur à la capacité de
rétention de la zone non saturée, il atteint la nappe. Pour les huiles minérales
et les chlorohydrocarbones al iphat iques, la capacité de rétention est comprise3entre 3 et 5 l/m dans les milieux poreux très perméables, elle atteint 30 à
350 l/m dans les milieux peu perméables. La différence entre la densité du
fluide non miscible et celle de l'eau souterraine détermine le comportement du
polluant dans l'aquifère.
Les fluides plus légers que l'eau (huiles minérales) percolent
verticalement dans la zone non saturée jusqu'à ce qu'ils atteignent la frange
capillaire ; à ce niveau, l'extension latérale de la pollution devient
prépondérante. L'huile minérale migre dans la frange capillaire, parallèlement
à la surface libre de la nappe (fig. 14).
Les fluides plus denses que l'eau - c'est le cas de la plupart des
composés organohalogènés volatils - (Cf propriétés physicochimiques) - percolent
verticalement dans la zone non saturée et dans la zone saturée.
Lorsque le fluide atteint la zone saturée, une composante latérale
apparaît, mais cette dispersion n'est pas importante. Si la quantité de fluide
infiltré est supérieure à la capacité de rétention de la zone saturée,, le
polluant atteint le niveau imperméable et s'épand. Lorsque la base de
l'aquifère est composée de niveaux de conductivité hydraulique plus faible, une
estimation de la forme et de l'extension de la pollution est pratiquement
impossible (fig. 15). La base de la zone saturée n'est jamais plane, il est
difficile d'en connaître la géométrie, le composé plus dense que l'eau
s'accumulera dans les dépressions. Enfin, les composés organohalogènés
pourront percoler à travers le niveau imperméable s'il est argileux.
- 62 -
I pluie J surface du sol ^
phase huile/ HC
zone msaturee
eau capillaire
composants d'huile de 'TîÈF^-dissous dans l'eau ,
zone saturée
if^pf tt-ziar
Fig. 13 : Processus de migration des composants d'huile et HC dans la zone nonsaturée
surface du sol
;' ' 1 phase d'huilezone insaturée
eau capillaire
composants" a"'huiledissous dans l'eau
zone
saturée
Fig. 14 : Processus de migration de l'huile
surface du sol
\ - phase HC
-J-r S"-
. -- K1 !
zone insatureeeau capillaire
i
! .H*-' dissous da.ns l'eauzone
Impe.'mta&le
Fig. 15 : Processus de migration des hydrocarbures chlorés (HC)
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I pluie J surface du sol ^
phase huile/ HC
zone msaturee
eau capillaire
composants d'huile de 'TîÈF^-dissous dans l'eau ,
zone saturée
if^pf tt-ziar
Fig. 13 : Processus de migration des composants d'huile et HC dans la zone nonsaturée
surface du sol
;' ' 1 phase d'huilezone insaturée
eau capillaire
composants" a"'huiledissous dans l'eau
zone
saturée
Fig. 14 : Processus de migration de l'huile
surface du sol
\ - phase HC
-J-r S"-
. -- K1 !
zone insatureeeau capillaire
i
! .H*-' dissous da.ns l'eauzone
Impe.'mta&le
Fig. 15 : Processus de migration des hydrocarbures chlorés (HC)
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5.2.3 - CONSEQUENCES DE L'EXISTENCE D'UNE PHASE ORGANI'QUE DISTINCTE DE
LA PHASE AQUEUSE
11 faut considérer les phénomènes de partition qui peuvent avoir
lieu entre la phase organique non miscible dans l'eau et la phase aqueuse.
Lorsqu'un solvant organique constitue une phase distincte de l'eau, les
composés peuvent se déplacer avec la phase organique puis être relargués dans
l'eau. La quantité de produit qui passe dans l'eau est fonction du coefficient
de partage octanol-eau du composé et de sa concentration dans l'eau. Les
phénomènes peuvent aussi bien augmenter que diminuer la mobilité d'un
composé par rapport à son devenir en l'absence de phase organique.
Les équilibres de partage entre la phase organique et la phase
aqueuse permettent une extension de la pollution, en relarguant une partie des
constituants de la phase organique dans l'eau lorsque sa concentration en
polluant est faible ou nulle.
5.2.4 - PRINCIPE DE DEPOLLUTION DES NAPPES
En cas de déversement massif de composés organohalogènés, on peut
envisager deux types de mesures pour limiter l'extension de la pollution :
* l'excavation du sol contaminé et le pompage direct du polluant (ceci n'étant
envisageable que lorsque le substratum imperméable est situé à faible
profondeur (figure 17).
* la réalisation de forages de dépollution à l'aval du site pollué. On récupère
alors les produits sous forme dissoute.
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5.2.3 - CONSEQUENCES DE L'EXISTENCE D'UNE PHASE ORGANI'QUE DISTINCTE DE
LA PHASE AQUEUSE
11 faut considérer les phénomènes de partition qui peuvent avoir
lieu entre la phase organique non miscible dans l'eau et la phase aqueuse.
Lorsqu'un solvant organique constitue une phase distincte de l'eau, les
composés peuvent se déplacer avec la phase organique puis être relargués dans
l'eau. La quantité de produit qui passe dans l'eau est fonction du coefficient
de partage octanol-eau du composé et de sa concentration dans l'eau. Les
phénomènes peuvent aussi bien augmenter que diminuer la mobilité d'un
composé par rapport à son devenir en l'absence de phase organique.
Les équilibres de partage entre la phase organique et la phase
aqueuse permettent une extension de la pollution, en relarguant une partie des
constituants de la phase organique dans l'eau lorsque sa concentration en
polluant est faible ou nulle.
5.2.4 - PRINCIPE DE DEPOLLUTION DES NAPPES
En cas de déversement massif de composés organohalogènés, on peut
envisager deux types de mesures pour limiter l'extension de la pollution :
* l'excavation du sol contaminé et le pompage direct du polluant (ceci n'étant
envisageable que lorsque le substratum imperméable est situé à faible
profondeur (figure 17).
* la réalisation de forages de dépollution à l'aval du site pollué. On récupère
alors les produits sous forme dissoute.
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CMC Eau
UL.
phaso do CHC
lmporm<?3ble
Fig. '17 Système de récupération d'hydro¬
carbures chlorés utilisant
deux pompes .
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CMC Eau
UL.
phaso do CHC
lmporm<?3ble
Fig. '17 Système de récupération d'hydro¬
carbures chlorés utilisant
deux pompes .
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BIBLIOGRAPHIE
(1) - F. Schwille.
Groundwater pollution in porous media by fluids immiscible with water.
Quality of groundwater. Preceding of an international symposium,
Noordwijkerhout. The Netherlands, 1981, Studies in Environmental
Sciences, volume 17.
(2) - De Marsilly G.
Hydrogéologie quantitative. Masson 1981.
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BIBLIOGRAPHIE
(1) - F. Schwille.
Groundwater pollution in porous media by fluids immiscible with water.
Quality of groundwater. Preceding of an international symposium,
Noordwijkerhout. The Netherlands, 1981, Studies in Environmental
Sciences, volume 17.
(2) - De Marsilly G.
Hydrogéologie quantitative. Masson 1981.
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