Rôle des colloïdes dans la spéciation physique des métaux dans un panache majeur de dispersion d’eaux usées municipales

Abstract

La spéciation physique des métaux rejetés par les effluents d’eaux usées municipales est fortement influencée par les conditions physico-chimiques des eaux réceptrices. Les zones de rejet d’effluents municipaux sont des milieux riches en matières organiques où les métaux sont susceptibles d’être fortement complexés et où la présence de colloïdes peut modifier la bioaccumulation et la biodisponibilité des métaux. La distribution de métaux (Al, Cd, Cu, Fe, Mn, Ag et Zn) a été déterminée dans les fractions dissoute (< 0,45 µm), colloïdale (< 0,45 µm et > 10 kDa) et perméable (ultrafiltrée < 10 kDa) à différents sites le long du panache de dispersion de l’effluent municipal majeur de la ville de Montréal. Les concentrations de métaux sous formes colloïdale et perméable sont généralement élevées près du point de rejet de l’effluent étudié. À cause du type de traitement des eaux usées utilisé par la ville de Montréal, ce rejet est une source importante de fer et plus de 70 % du fer dissous se retrouve sous forme colloïdale. Parmi les métaux traces étudiés, l’Ag, suivi du Cu, étaient les plus fortement associés aux colloïdes près du point de rejet de l’effluent. Les colloïdes, présents dans la phase dite dissoute ou filtrable, peuvent influencer différemment le transport et le devenir des métaux rejetés. La proportion colloïdale diminue toutefois rapidement comparativement à celle perméable lors du mélange des eaux usées avec les eaux réceptrices, ce qui semble indiquer que cette fraction a une importance limitée dans le transport à longue distance des métaux provenant de l’effluent. Les résultats de cette étude précisent le rôle des colloïdes dans le devenir géochimique des métaux lors du mélange des eaux usées de l’effluent avec les eaux réceptrices. L’étude souligne donc l’importance d’évaluer la spéciation physique des métaux dans une étude d’impact environnemental d’une zone de rejet urbain.The physical speciation of metals contained in municipal effluents is significantly influenced by the physical and chemical conditions of the receiving water. Waters in the immediate area of an effluent outfall are rich in organic matter; metals are largely complexed and the abundance of colloids can modify metal bioavailability and bioaccumulation. The distributions of aluminum (Al), cadmium (Cd), copper (Cu), iron (Fe), manganese (Mn), silver (Ag) and zinc (Zn) were determined in the dissolved (< 0.45 µm), colloidal (< 0.45 µm and > 10 kDa) and permeable fractions (ultrafiltered < 10 kDa) at different points within the dispersion plume of the major effluent from the Montreal treatment plant. Concentrations of colloidal and permeable metals were typically high near the effluent outfall. Because of the treatment process used by the City of Montreal, this effluent is a major source of Fe and more than 70% of dissolved Fe is present in colloidal form. Of the metals studied, Ag was most associated with colloids near the outfall, followed by Cu. Colloids found in the so-called dissolved or filterable phase can influence the transpor...

Étude de la spéciation dans l’eau de mer de l’aluminium et du zinc libérés par la dissolution d’une anode galvanique

“…Dans les milieux aquatiques, les ETM se répartissent entre différentes phases (particulaire, colloïdale et dissoute) et les interactions entre ces phases déterminent leur spéciation ainsi que leur devenir [7]. Les colloïdes sont désignés comme des nanoparticules (taille entre 1 nm et qq mm) qui se retrouvent principalement présentes dans la fraction dissoute (inférieure à 0,45 mm) et dans une plus faible proportion, dans la fraction particulaire (supérieure à 0,45 mm).…”

“…La fraction dissoute totale est ainsi constituée d'éléments dissous (complexés libérables et ions libres), d'éléments labiles (désorbés de la surface des colloïdes) et d'éléments sous forme colloïdale. La forme colloïdale de certains éléments peut atteindre 70 % de leur fraction dissoute, comme dans le cas du fer [7]. La fraction particulaire totale est quant à elle représentée par des particules (éléments précipités et non libérables attachés à la fraction résiduelle) et des colloïdes (ou agrégats de colloïdes) dont la taille est supérieure à 0,45 mm.…”

“…Ces échanges sont décrits par des phénomènes de sorption/désorption des ETM aux interfaces des colloïdes/particules, ainsi que dans les interactions particules-particules (ou colloïdes-colloïdes) pouvant conduire à des processus de coagulation/ sédimentation [9]. Les métaux associés à ces colloïdes doivent être considérés comme différents de ceux qui présentent une fraction entièrement dissoute car ils entraînent une évaluation écotoxicologique différente [7].…”