Transport avec échange gazeux du trichloroéthylène vers une nappe aquifère

Abstract

Deux expériences ont été réalisées sur un site expérimental contrôlé de dimensions décamétriques reconstituant un aquifère alluvial. L’originalité de ce travail est basée sur le fait que cette plate-forme expérimentale permet de rendre compte du rôle de la frange capillaire dans les phénomènes de transfert, ce qui est difficilement accessible sur des systèmes réduits de laboratoire ou dans les investigations sur site réel. L’objectif principal est l’évaluation quantitative des mécanismes de transfert de Composés Organiques Volatils (COV) depuis la zone non saturée vers la nappe dans le cas d’une source de pollution localisée en zone non saturée. Le cas du transport du trichloroéthylène (TCE) a été abordé où une analyse comparative du transfert du TCE depuis la zone non saturée vers la nappe via la frange capillaire est présentée en étudiant les deux mécanismes : dispersion et dissolution. Dans la première expérience, la dispersion passive de la pollution par les vapeurs depuis la zone non saturée vers la nappe via la frange capillaire est étudiée. Dans la seconde expérience, l’impact sur la pollution de la nappe du lessivage des vapeurs par une pluie contrôlée est quantifié. Les résultats montrent que la dispersion passive des vapeurs peut causer une pollution significative de l’eau de la nappe, et ce, malgré la lenteur du processus de diffusion dans la partie inférieure de la frange capillaire suffisamment saturée en eau. Le lessivage des vapeurs par la pluie provoque une pollution de nappe plus importante et plus étendue. La quantification des flux de pollution partant de la zone non saturée vers la nappe a été réalisée dans la première expérience en se servant de la méthode de JOHNSON et PANKOW (1992), et du code de calcul (Hydrus) dans la seconde expérience. Les résultats expérimentaux et analytiques mettent en évidence, d’une part, le rôle d’écran joué par la frange capillaire contre le transfert de la pollution vers la nappe, et d’autre part, l’augmentation significative du degré et de l’étendue de la pollution de la nappe en cas de lessivage des vapeurs par les eaux de pluie.Two large-scale experiments were conducted on a controlled artificial aquifer referred to as SCERES (Site Contrôlé Expérimental de Recherche pour la Réhabilitation des Eaux et des Sols: 25 x 12 x 3 m). The experimental tool SCERES was completely buried in the subsurface in order to get stable temperature conditions in the aquifer. The hydraulic gradient, flow rate, visualization of the water table and water sampling were managed and monitored in two technical pits located at the upstream and downstream ends of the SCERES basin. It was packed with a main layer of uniform quartz sand and a 0.5 m-deep drainage layer at the bottom of the basin having hydraulic conductivities of 8 x 10‑4 and 6 x 10‑3 m/s respectively. The quartz sand had a mean grain diameter of 0.45 mm, a total porosity of 0.4 and a uniformity coefficient of 2.1; its longitudinal dispersivity was determined in laboratory column experiments to be approximately 1 mm. The aqu...