etude du transfert des composés organohalogènés...

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


DIRECTION DE L'EAU, ET DE LA PRÉVENTION





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


DIRECTION DE L'EAU, ET DE LA PRÉVENTION





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.



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


(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.


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



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



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




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).


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 -





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


- 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,


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


ayant ou n'ayant pas été traitées. Les quantités de polluants déversés dans


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.


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.


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



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.

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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.

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(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





(2) G.K. Folkard.


hydrocarbon solvents in groundwaters. Wat. Pol lut. Control 1986.



Environ. Sci-Technol , vol.20, n° 2, 1986.

(4) Lahl , D.M. Cetimkaya, K. Duszein, B. Stachel , W. Thieman, B. Gabel , R.



(5) F. Schwille.





(6) B.C.J. Zoeteman, E. De Geef et F.J.J. Brinkmann.



(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.

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Les halométhanes dans l'eau, - Mécanisme de formation - Evolution -

Elimination - Thèse de doctorat d'état es-Sciences, Paris VI, 1978.

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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.

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(13) Gary. T. Chiou, Paul. E Porter et David W. Schmelding.

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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 -


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.


(10) A. Montiei.

Les halométhanes dans l'eau, - Mécanisme de formation - Evolution -


(11) Correira Y., Mortens G.J., Van Mensh F.H. et Whin B.P.



II, II 13-1 116.

(12) E.J. Bower and P.L. Mc Carty.





(13) Gary. T. Chiou, Paul. E Porter et David W. Schmelding.



(14) P. Schwarzenbach et J. Westall.




(15) P. Schwarzenbach, W. Giger, E. Hoehn, J.K. Schneider.


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


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


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


1,2 dichloroéthane

trichloroéthylène


dichlorométhane


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


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


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


(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


(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

yîiDichloroéthane

4,>l,>iTr ich 1 or oé thane


Trichloréthylène

Dichloroéthylène


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

^Êxpérimentation 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

yîiDichloroéthane

4,>l,>iTr ich 1 or oé thane


Trichloréthylène

Dichloroéthylène


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

^Êxpérimentation animale -SNC Système nerveux central GAP oedème aigu pulmonaire ( ^nPRINCIPALES CARACTERISTIQUES TOXICOLOGIQUES DES GHV (d'après Toxicologie clinique) vi/n 3;

- 22 -

Composé



trichloroéthylène

sym-tétrachloroé thane

1,1 ,2-trichloroéthane

chloroforme


Efficacité relative

hépatotoxique

1

3

8

12

40

60

190

TABLEAU 6

Efficacité hépatotoxique relative des solvants chlorés (2,^

- 22 -

Composé



trichloroéthylène

sym-tétrachloroé thane

1,1 ,2-trichloroéthane

chloroforme


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



5,4 Mg/jour

75,9 pg/jour

2 918 ug/jour

Bases de calculs

- homme de 70 kg



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



Bases de calculs

0,02 pg/kg/jour

5,1 pg/kg/jour

52,0 pg/kg/jour

- homme de 70 kg



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



Bases de calculs

0,02 pg/kg/jour

5,1 pg/kg/jour

52,0 pg/kg/jour

- homme de 70 kg




du tétrachloréthylène aux U.S.A. par rapport aux concentrations


- 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



0,01 pg/kg/jour

0,49 pg/kg/jour

8,61 pg/kg/jour

Bases de calculs

- homme de 70 kg


- 2 litres d'eau bue par jour correspondent à 100 7, d'absorption


du trichloréthylène aux U.S.A. par rapport aux concentrations


- 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



0,01 pg/kg/jour

0,49 pg/kg/jour

8,61 pg/kg/jour

Bases de calculs

- homme de 70 kg


- 2 litres d'eau bue par jour correspondent à 100 7, d'absorption


du trichloréthylène aux U.S.A. par rapport aux concentrations


- 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

- 28 -

BIBLIOGRAPHIE



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.



- 28 -

BIBLIOGRAPHIE



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.



- 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.


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.


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,


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,


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


ayant ou n'ayant pas été traités. Les quantités de polluants déversées dans


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


ayant ou n'ayant pas été traités. Les quantités de polluants déversées dans


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-

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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


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


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





(2) B.C.J. Zoeteman, E. De Geef et F. J.J. Brinkmann.



(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.


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) 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


- 38 -

BIBLIOGRAPHIE





(2) B.C.J. Zoeteman, E. De Geef et F. J.J. Brinkmann.



(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.


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) 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


- 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.



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.



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.



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.



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

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U)

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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


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


Hydrocarburs solvents in groundwaters. Wat. Pol lut. Control. 1986

- 45 -

ANNEXE 5

COMPORTEMENT DES COMPOSES ORGANOHALOGENES VOLATILS

DANS LE MILIEU NATUREL


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


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 Î Tî-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 Î Tî-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

IM7SI1Ilio210llCai7.12.1«)

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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

0.1

0

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Ta. _

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K)

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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

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0.6eo

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e

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0.3.

0.2

0.1

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°î

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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


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


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


;;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


;;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.




(3) - P. Schwarzenbach, W. Giger, E. Hoehn, J.K. Schneider.


groundwater. Field studies. Environ, Sci. Technol. vol. 17, n° 8, 1983.


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.





(3) - P. Schwarzenbach, W. Giger, E. Hoehn, J.K. Schneider.


groundwater. Field studies. Environ, Sci. Technol. vol. 17, n° 8, 1983.


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.



( 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.





(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.



( 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.





(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)

- 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)

- 63 -

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





profondeur (figure 17).

* la réalisation de forages de dépollution à l'aval du site pollué. On récupère


- 63 -

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





profondeur (figure 17).

* la réalisation de forages de dépollution à l'aval du site pollué. On récupère


- 64 -

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.





(2) - De Marsilly G.

Hydrogéologie quantitative. Masson 1981.

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BIBLIOGRAPHIE

(1) - F. Schwille.





(2) - De Marsilly G.

Hydrogéologie quantitative. Masson 1981.

etude du transfert des composés organohalogènés...

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