Cours : Pollution L3

Chap III : Pollution des sols

1. Définition
En pédologie, ou science des sols, le sol désigne la partie supérieure qui constitue la croûte
terrestre. Issu de la métamorphose de la roche mère, le sol de la terre sert de trait d'union entre
la lithosphère, l'enveloppe terrestre rigide de la surface, et la biosphère, qui correspond au
système planétaire rassemblant les organismes vivants et les milieux où ils se développent.
Le pédologue et agronome Albert Demolon a défini le sol comme étant « la formation
naturelle de surface, à structure meuble et d'épaisseur variable, résultant de la
transformation de la roche mère sous-jacente sous l'influence de divers processus, physiques,
chimiques et biologiques, au contact de l'atmosphère et des êtres vivants ».
En terme plus simple, un sol est formé d’une fraction minérale issue des roches du sous-sol,
d’humus et d’une multitude d’êtres vivants. Il provient le plus souvent de la dégradation de
roches originelles dites matériau parental. Celles-ci subissent peu à peu et selon les conditions
climatiques et biologiques des transformations plus ou moins profondes qui aboutissent à une
couche de sol plus ou moins épaisse aux caractéristiques particulières.
La texture et la structure d’un sol conditionnent ses propriétés physiques et chimiques, en
particulier par rapport à l’eau qui y circule. Le sol, milieu de vie intense, regroupe différents
écosystèmes selon la profondeur et l’humidité, le couvert végétal, la porosité… Siège de
nombreuses réactions chimiques et de phénomènes biologiques, il constitue, en particulier
avec l’atmosphère et l’hydrosphère, un des maillons des cycles indispensables à la vie.
2. Principaux composants du sol
Issu de l’évolution des roches, le sol est un système complexe formé de très nombreux
composants minéraux et organiques soumis à des phénomènes physiques, chimiques et
biologiques en constante interaction. Il comprend :
2.1. Fraction minérale
faite de fragments de roche issus du sous-sol comprenant, du plus fins au plus gros, des
argiles, des limons, des sables, et d’ions comme les
anions phosphate, (PO43-), sulfate (SO42-) et nitrate
(NO3-). Les silicates tels les argiles, constituent 95 %
des roches de la croûte terrestre ; quant au grain de
sable, il s’agit d’un cristal de quartz, forme cristalline
de la silice.

Figure 1. principaux composants du sol

2.2. Organismes vivants

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Racines, champignons, invertébrés, quelques vertébrés et une multitude de micro-organismes
qui transforment la matière organique en matière minérale.
2.3. Humus
Matière organique en cours de minéralisation essentiellement issue des feuilles mortes,
cadavres, excréments.
Système vivant, le sol contribue à la pérennisation des cycles de la matière comme ceux de
l’azote, du carbone, du phosphore, du soufre…
Dans le sol, de nombreux phénomènes chimiques interviennent, telles l’hydrolyse et la
dissolution des carbonates. Ils dépendent des conditions de pH, d’humidité, de température,
d’oxygénation du milieu, ainsi que de la diversité des êtres vivants.
3. Évolution d’un sol
Les sols se forment sur des milliers d’années. Leur évolution dépend notamment du relief, de
facteurs climatiques, des organismes qui y vivent, de la nature de la roche-mère du sous-sol et
des activités humaines. Ainsi, selon les aires biogéographiques, les sols évoluent plus ou
moins vite vers un substrat cultivable. Lors de son évolution, la roche-mère sera altérée dans
sa partie supérieure par des réactions physiques, chimiques et biochimiques, ce qui «
l’éloignera » progressivement de la surface.
4. Caractéristiques du sol
Le sol comporte trois phases : une phase solide (qui est minérale et organique), une phase
liquide ou solution du sol (qui correspond à l’eau et aux éléments dissous), et une phase
gazeuse (composée principalement de dioxygène, de méthane, de dioxyde de carbone)…

Figure 2. Composition du sol

5. Les constituants du sol
Le sol est d’abord caractérisé par une texture et une structure qui vont fortement conditionner
ses propriétés physiques et chimiques, notamment celles liées à l’eau.
5.1. La texture
Elle est la résultante du mélange argile, sable, limon, dont les pourcentages varient d’un sol à
l’autre.

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La fraction minérale représente l'ensemble des produits de la dégradation physique puis
chimique de la roche mère.
On peut les classer par diamètres décroissants (granulométrie) :
 les graviers et cailloux (> 2 mm)
 les sables (20 μm-0,2 mm)
 les limons (2 μm-20 μm)
 l'argile granulométrique (< 2 μm)

Figure 3. Échelle granulométrique de la texture du sol

La fraction minérale est composée d'une fraction grossière et d'une fraction fine :
 fraction grossière : les particules ont un diamètre supérieur à deux micromètres :
les graviers et cailloux, les sables, les limons. Cette fraction est sans intérêt immédiat pour
les plantes, mais est primordiale pour garder l'eau en réserve dans le sol (macroporosité).
Il s'agit du squelette du sol, qui finira par se transformer en fraction fine par altération ;
 fraction fine : les particules sont inférieures à 2 μm. Cette fraction est biologiquement
et chimiquement active. Elle est composée de colloïdes minéraux.
5.2. Le complexe argilo-humique
Le calcium du sol va constituer ce qu’on appelle un pont calcique. En effet, par réactions
chimiques et mises en commun d’électrons, il va se lier à l’humus et à l’argile, pour former le
complexe argilo-humique (CAH). En retenant, certaines pollutions, celui-ci joue un rôle
prépondérant. Cependant, il est bon de savoir que cette capacité, appelée pouvoir épurateur est
très limitée.
5.3. La structure :
Elle correspond à la façon dont les minéraux sont agencés.
5.3.1. Structure fragmentaire : L’agencement des grains, appelés agrégats est
suffisamment espacé pour permettre à la fois une infiltration et une rétention suffisante de
l’eau nécessaire à la végétation. De plus ceci favorise les interactions chimiques, donc le bon
fonctionnement des cycles de l’azote, du carbone, du phosphore et du soufre : c’est la
structure la plus intéressante pour l’agriculture. Il existe plusieurs types de structure
fragmentaire.

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5.3.2. Structure particulaire Elle se caractérise par une agrégation des particules
insuffisamment fines et développées (la plage de sable). Sa capacité d’infiltration est très
élevée mais sa capacité de rétention très réduite, le sol est donc incultivable. Cependant, il
existe une flore spécifique adaptée à ces conditions particulières, avec par exemple des
racines profondes et une transpiration réduite.
5.3.3. Structure compacte : À l’opposé de la structure particulaire, elle limite fortement
l’infiltration de l’eau dans le sol qui s’engorge on le dit saturé en eau. Ce sol s’appauvrit en
oxygène et devient difficilement pénétrable par les racines. Cependant, certaines plantes
tolèrent ces conditions de vie par exemple.
6. Pollution des sols
Un site contaminé est un espace où se sont exercées ou s’exercent des activités de production,
de transformation, de transport, de service… et qui du fait de négligence, de défaut de
conception ou maintenance, conduit à l’apparition de dommages et de risques immédiats ou
différés pour les usagers, les riverains actuels ou futures et l’environnement.
Il existe deux catégories de pollution, la pollution dite ponctuelle et la pollution dite diffuse.
6.1. Pollution ponctuelle : la pollution ponctuelle (directe) est la pollution qui provient d’un
point unique et identifiable, par exemple, l’effluent d’une usine. Ce type de pollution est le
plus connu et souvent le plus polluant à court terme. Les émissions de ce type de pollution
sont généralement beaucoup plus polluantes que celles produites par la pollution diffuse. Ce
type de pollution à été fortement réduit au cours des dernières décennies.
6.2. Pollution diffuse : la pollution diffuse (indirecte) est la pollution la plus répondue et, de
nos jours, la plus néfaste. Ce type de pollution contamine l’air, le sol et l’eau sur de longues
périodes. Généralement il s’agit de petites doses répétées régulièrement et sur de grandes
surfaces. Ce type de pollution et moins légiféré. Cette pollution est plus difficile à contrôler
que la pollution ponctuelle parce qu’elle est liée à une multitude de sources réparties sur
l’ensemble du territoire.
6.3 Origine de la pollution des sols
Ce sont la plupart du temps les activités humaines qui sont à l’origine des pollutions des
sols :
a) Pollution par les hydrocarbures : c’est la forme de pollution la plus rencontrée
aujourd’hui, elle concerne
 les BTEX (benzène, toluène, éthylbenzène, xylène), utilisés comme solvants dans
l’industrie chimique et cosmétique, dans l’imprimerie, ou générés par les industries de
traitement du charbon (cokéfaction)…, ou encore présents dans les combustibles et
carburants ;
 les hydrocarbures aliphatiques (fraction C10-C40), présents dans les combustibles,
carburants, lubrifiants (huiles minérales) et goudrons, ou générés par les industries de
raffinage et de transformation de produits pétroliers, ainsi que par les activités de
transport, de stockage et de distribution de ces produits;

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 les hydrocarbures aromatiques polycycliques ou HAP (naphtalène, benzo(a)pyrène,
phé- nanthrène, chrysène…), produits par des processus de combustion (moteurs,
chauffage, incinérations, fumoir en industrie agro-alimentaire…), ou générés par les
activités de traitement du charbon (cokéfaction, usines à gaz) et l’industrie
pétrochimique, ou encore utilisés comme intrants dans le traitement du bois (créosote)
…;
 les composés organiques halogénés volatils ou COV (trichloroéthylène,
tetrachloroéthylène, chlorure de vinyle, chlorométhane, chlorobenzène…), utilisés
comme intrants dans l’industrie du textile (dégraissants et détergents), dans l’industrie
du papier (agents de blanchiment)… ;
 les polychlorobiphényls ou PCB, utilisés comme huile de transformateurs et de
condensateurs, comme fluides caloriporteurs et hydrauliques, comme plastifiants,
lubrifiants, dans les peintures, les vernis, les encres, les huiles de coupe… ;
b) Pollution par les métaux lourds : Les métaux lourds comme le cadmium, le plomb, le
chrome, le cuivre, le zinc, le mercure ou l’arsenic sont une grande source d’inquiétude.
Tous les sols contiennent naturellement des métaux lourds. Cependant, leur concentration
peut être augmentée par :
 les industries (industries non ferreuses, centrales énergétiques, industries du fer et de
l’acier, industries chimiques) ;
 l’agriculture (irrigation avec des eaux polluées, utilisation de fertilisants minéraux) ;
 incinération des déchets ;
 combustion des combustibles fossiles.
c) L’épandage des produits phytosanitaires : Les pesticides utilisés en agriculture
polluent directement les sols en touchant les organismes qui y vivent. Les moyens
d’entrée dans le sol des polluants organiques sont la déposition à partir de l’atmosphère,
l’épandage direct sur les terres, la contamination par les eaux usées et l’élimination des
déchets. L’utilisation de pesticides peut entraîner :
 La destruction de la microflore et de la microfaune du sol, ce qui cause des
détériorations physiques et chimiques,
 une importante diminution du rendement des récoltes ;
 le lessivage des produits chimiques toxiques dans les eaux souterraines, ce qui
représente une menace potentielle pour les ressources en eau potable.
d) Les installations industrielles peuvent, dans le cas d’une fuite, d’un accident, ou encore
dans l’abandon d’une usine, provoquer une pollution du site.
e) Les actions des collectivités territoriales peuvent également être à l’origine d’une
pollution des sols : gestion des décharges et des stations d’épuration, utilisation de
produits phytosanitaires par les services des espaces verts, gestion de jardins partagés,
etc.
f) Des évènements géographiquement éloignés peuvent également produire des pollutions
de sols, qu’il s’agisse d’évènements naturels (les retombées des cendres d’un volcan suite

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à une forte éruption par exemple), ou technologiques (retombées radioactives suite à un
essai nucléaire ou une catastrophe, comme lors de l’accident de Tchernobyl).
6.4. Comportement des polluants dans le sol
Un certain nombre de processus influencent le comportement et la migration des
contaminants dans les sols. Il s’agit essentiellement :
 de réactions d’échange (volatilisation, adsorption-désorption, complexation, dissolution-
précipitation…) entre les phases solide (constituants minéraux et organiques du sol),
liquide (eau interstitielle) et gazeuse (porosité non remplie d’eau) du sol ;
 de réactions de dégradation : photolyse, hydrolyse chimique, biodégradation ;
 de phénomènes de transfert des polluants et de leurs produits de dégradation : vers
l’atmosphère par volatilisation, vers les eaux de surface par ruissellement, vers les eaux
souterraines par lixiviation ou écoulement gravitaire (polluants organiques liquides
immiscibles à l’eau), vers les plantes par absorption racinaire.
Pour un polluant donné, la résultante de ces processus dépend de ses propriétés
intrinsèques (solubilité, volatilité, hydrophobicité, stabilité chimique, densité, viscosité…),
des caractéristiques du sol (teneur en minéraux argileux, teneur en matière organique, pH,
porosité, activité biologique…), de l’hydrogéologie (profondeur de la nappe, conductivité
hydraulique, sens des écoulements souterrains…), et de conditions locales (pluviométrie,
topographie, couvert végétal…). Elle détermine le devenir du polluant dans le sol : sa
persistance, sa biodisponibilité, son accumulation préférentielle dans certains horizons du
sol, son immobilisation par la biomasse, sa vitesse de migration dans le profil, sa capacité
à atteindre la nappe… Le devenir des polluants dans les sols peut être évalué par divers
modèles permettant d’estimer, à partir des propriétés du polluant et des caractéristiques du
sol, la partition d’un polluant donné entre les phases solide, liquide et gazeuse du sol, ou
sa migration dans le profil. Ces modèles sont essentiels dans le cadre de l’évaluation des
risques.

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Figure 4. Devenir des polluants dans les sols

6.4. Les conséquences possibles sur la santé :
De nombreux polluants rencontrés dans les sols sont toxiques pour l’homme. Les effets sur la
santé dépendent de divers facteurs, dont l’intensité, la fréquence et la durée de l’exposition.
L’exposition de l’homme aux polluants présents dans les sols s’effectue par diverses voies.
Certaines de ces voies sont directes, dans le sens où elles impliquent un contact direct avec le
sol pollué. Il s’agit :
 de l’inhalation de poussières de sol, en particulier lors d’activités génératrices de
poussières (démolition, construction…), ou lorsque les sols sont soumis à l’érosion
éolienne (sols nus, sols secs exposés au vent…) ;
 de l’ingestion accidentelle de particules de sol, voie d’exposition qui touche
particulièrement les jeunes enfants (marche à quatre pattes, mains portées à la
bouche…) ;
 du contact dermique avec le sol, en particulier lorsque celui-ci contient des polluants
organiques car ceux-ci sont susceptibles d’être absorbés par la peau.
L’exposition est indirecte lorsqu’elle s’effectue :
 par ingestion de produits végétaux contaminés, suite à l’absorption racinaire de
polluants ou suite au dépôt de particules de sol sur les feuilles ou les fruits ;
 par inhalation d’air pollué, lorsque les sols contiennent des polluants volatils qui se
retrouvent dans l’air ambiant ;
 suite à la consommation de lait, de viande, d’œufs produits par des animaux nourris
avec des aliments contaminés ou élevés sur un sol pollué ;
 par inhalation, contact ou ingestion de certains polluants organiques présents dans l’eau
distribuée dans l’habitation, suite à leur migration du sol vers l’eau à travers la paroi des
canalisations ;

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 par inhalation, contact ou ingestion de polluants présents dans les eaux de surface
(étangs, ruisseaux, rivières) alimentées par des eaux souterraines ou de ruissellement
ayant été en contact avec du sol pollué.
En effet, ces polluants peuvent se retrouver dans l’air (poussières) et dans l’eau, où ils
deviennent dangereux car potentiellement absorbés par les êtres vivants et donc avoir un
impact sur leur santé :
- Certains métaux lourds et métalloïdes sont connus pour leur pouvoir
neurotoxique ou cancérogène par ingestion et/ou inhalation.
- Certains hydrocarbures, en particulier le benzène et les hydrocarbures aromatiques
polycycliques (HAP), sont reconnus pour leur effet CMR (cancérigène, mutagène,
reprotoxique).
- Beaucoup de solvants halogénés ou leurs produits de dégradation sont reconnus comme
substances très toxiques, toxiques et nocives, parfois cancérogènes (par exemple le
trichloroéthylène ou le chlorure de vinyle). Ils peuvent causer divers troubles, notamment
neurologiques aigus et chroniques, cutanéo muqueux, hépatorénaux, cardio-respiratoires et
digestifs.

Figure 4. Conséquences possibles sur la santé

6.5. Risques pour les ressources en eau
La présence de polluants dans les sols menace la qualité des eaux de surface et des eaux
souterraines. Le transfert des polluants vers les ressources en eaux est indissociable de
l’écoulement du fluide qui les véhicule : l’eau d’infiltration (polluants solubles), l’eau de
ruissellement (polluants solubles et polluants entraînés sous forme particulaire), ou une phase
liquide non aqueuse (polluants organiques liquides immiscibles à l’eau). Pour les polluants
solubles, la migration avec les eaux d’infiltration dans la zone non saturée du profil
s’accompagne généralement d’une atténuation de leurs concentrations, grâce notamment aux
réactions de dégradation et de sorption sur les constituants du sol. Lorsqu’ils atteignent la
nappe, leur concentration diminue encore par dilution. Pour les produits purs non solubles
(hydrocarbures, huiles, solvants chlorés…), l’atteinte de la nappe dépend des caractéristiques
du produit (densité, viscosité…) et de la porosité du sol.
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6.6. Risques pour les organismes vivants :
Les polluants présents dans le sol menacent également les organismes vivants du sol, leur
biodiversité, et les fonctions qu’ils remplissent (décomposition, minéralisation de la matière
organique, cycle des éléments nutritifs, stabilisation de la structure du sol, épuration…). La
toxicité d’un polluant donné à l’égard des organismes du sol est très variable d’une espèce à
l’autre, et peut fortement différer de la toxicité de ce polluant pour l’homme. Pour cette
raison, il importe d’évaluer spécifiquement les risques pour les organismes vivants du sol, en
considérant différents groupes taxonomiques (bactéries, algues, champignons, végétaux
supérieurs, protozoaires, nématodes…), plusieurs niveaux trophiques (producteurs primaires,
décomposeurs, herbivores, carnivores…) et plusieurs voies d’exposition (via l’eau, l’air,
l’alimentation, le contact avec le sol…). La présence de polluants dans les sols présente enfin
des risques pour les échelons supérieurs de la chaîne trophique : mammifères, oiseaux,
amphibiens, qui se nourrissent de végétaux ou d’invertébrés du sol.
7. Techniques de traitement des sols pollués
Les sols sont peut-être moins affectés par la pollution que l’eau ou l’air. Cependant
nettoyer un sol pollué est plus difficile, plus complexe et plus couteaux que traiter l’eau ou
l’air, la récupération des sols et une activité beaucoup trop coûteuse.
Pour résoudre un problème de décontamination d’un sol, il n’y a pas de solution exclusive. Le
traitement à mettre en œuvre est souvent une combinaison de plusieurs techniques. Le choix
est principalement fonction de différents facteurs dont:

 la nature du sol ;
 les polluants présents ;
 les objectifs de dépollution à atteindre ;
 les délais imposés ;
 l’espace disponible ;
 le contexte économique et réglementaire ;
 la destination future du site.
7.1 Méthodes de réhabilitation des sols
L’ensemble des techniques permettant de dépolluer les sites pollués peut être divisé en
trois grandes catégories :
 confinement ;
 traitement in situ ;
 traitement ex situ.
7.1.1 Confinement : il consiste à isoler la source de pollution pour empêcher la migration des
substances polluantes. Cette technique nécessite la mise en place de barrières étanches
naturelles (argiles) ou synthétiques (verticales pour confiner le fond et horizontales pour
imperméabiliser la surface). Il est utilisé dans le cas où, pour des raisons techniques et

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économiques, il n’existe pas de solution conduisant à une véritable décontamination du site
considéré. Cela peut être également une technique d’attente, en cas d’urgence, avant une
dépollution ultérieure.
7.1.2 Traitement in situ : Il permet de dépolluer le sous-sol d’un site sans excavation.
L’excavation n’étant pas toujours possible, ce traitement est employé dans de nombreux cas
tels que des sites industriels en activité.
7.1.3 Traitement ex situ : Les terres polluées sont extraites et traitées sur le site même. La
terre traitée peut être laissée sur le site « on site » ou éventuellement évacuée pour être ensuite
traitée « hors site ».
Mais les techniques peuvent également être classées plus judicieusement en fonction des
principes physiques fondamentaux qui ont permis de les concevoir.
7.2 Techniques de traitement
Le traitement d’un site implique presque toujours la mise en œuvre de plusieurs techniques et
procédés, simultanément ou successivement. En fonction de la nature du polluant, de la
géologie du site et des propriétés du sol, on peut opter pour différents types de techniques de
traitement.
7.2.1 Techniques physiques
a) Extraction sous vide « venting » : Il s’agit d’une technologie simple, performante et
de faible coût. Le principe repose sur la mise en dépression du sol contaminé par
l’intermédiaire d’une pompe à vide, il y a alors aspiration de vapeurs polluées qui peuvent
être traitées par oxydation catalytique, par condensation réfrigérée ou par adsorption sur
charbon actif.
b) Traitement par injection d’air ou de vapeur « stripping » : il est adapté aux sols
contaminés par des solvants chlorés ou par des produits organiques volatiles. Le principe
consiste à injecter de l’air ou de la vapeur sous pression dans le sol grâce à des puits
d’injection afin de mettre en vapeur des composés volatiles. Des puits d’extraction permettent
de récupérer les vapeurs toxiques qui sont traités par un filtre à air à charbon actif ou par un
autre procédé. Le stripping désigne le mécanisme de transfert d’un polluant d’une phase
liquide ou solide vers une phase gazeuse.
c) Extraction électrique : La présence d’électrodes poreuses (des anodes et des
cathodes) permet la circulation d’un courant électrique dans le sol. Les particules chargées se
déplacent ainsi vers les électrodes de charges opposées à la leur et peuvent alors être
récupérés par pompage ou siphonages.
d) Lavage des sols : le principe est simple. Il consiste à séparer les polluants du sol par
injection d’eau dans la terre la plus souvent excavée en ajoutant éventuellement des produits
tensioactifs.
7.2.2. Traitements thermiques : ils sont adaptés à des sols pollués par des matières
organiques facilement oxydables et largement convertibles en gaz carbonique (CO 2) et eau

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(H2O). Ce type de traitement consiste à détruire des polluants organiques par combustion, par
pyrolyse ou par désorption thermique. Il existe deux méthodes de chauffage :
 Chauffage direct : le sol est chauffé à 1000°C directement en y introduisant de
l’oxygène ; c’est une méthode simple mais coûte chère en terme d’énergie;
 Chauffage indirect : le sol est dans un four étanche. Il n’est pas en contact avec la
source de chaleur. La température avoisine 600 à 800 °C et est suffisante pour extraire
les polluants par désorption thermique.
Ces techniques engendrent une autre forme de pollution. Des produits toxiques peuvent
être formés tels du SO2 ou des NOX.

Figure 5. Procédé de traitement des sols par lavage

Figure 6. Traitement thermique ex-situ

7.2.3 Techniques chimiques

Cette technique a pour but d’injecter dans le sol un réactif chimique. Ce réactif réagit
avec certains polluants du sol afin de former des produits moins nocifs ou afin de concentrer
les polluants qui sont alors faciles à extraire.

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a) Extraction par solvant : on utilise actuellement des solvants organiques qui
permettent de dissoudre la plupart des polluants organiques et toxiques. Le solvant est
introduit dans le sol; il piége le polluant qui est extrait et traité.
b) Immobilisation chimique : se pratique en introduisant dans le sol des produits
chimiques qui vont transformer les polluants en produits moins nocifs par stabilisation. En
solution, les réactifs sont appliqués en saturant le sol soit par inondation de la surface, soit
graduellement par nébulisation. Un traitement complémentaire sera nécessaire si le réactif
chimique utilisé est lui-même indésirable.
c) Oxydation chimique : proche de l’immobilisation, on y utilise des oxydants puissants
tels que le peroxyde d’hydrogène, le chlore et l’ozone. Ces oxydants chimiques sont capables
de convertir les polluants en composés moins toxiques et facilement biodégradables. Ils
diminuent le temps nécessaire à la décontamination. L’application d’oxydants chimiques
comme prétraitement exerce un effet positif sur la biodégradation.

Figure 7. Système de traitement par oxydation chimique (in-situ)

7.2.4 Procédés biologiques
Le traitement biologique est une approche très importante pour la protection de
l’environnement. Il consiste à stimuler, voire à créer la dégradation des polluants, sous
l’action de micro-organismes indigènes (autochtones) ou rapportés (allochtones), permettant
ainsi la dégradation des composés organiques sous forme de molécules beaucoup plus simples
(dioxyde de carbone, méthane, eau). Cette dégradation est réalisée par des organismes
unicellulaires tels que bactéries, champignons et levures.
La restauration biologique fonctionne de deux façons : les bactéries peuvent modifier
le composé de manière à lui ôter tout danger (ce changement s’appelle biotransformation) ou
désintégrer les composés dangereux en éléments plus petits, processus qui s’appelle
biodégradation. Il arrive aussi que les éléments plus petits servent à alimenter d’autres
bactéries. Certaines peuvent utiliser tout le contaminant pour former des molécules
inorganiques comme le dioxyde de carbone et l’eau. La biodégradation complète s’appelle
minéralisation.

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N, P
CnHm + (n+0,25m) O2 n CO2 + (0,5 m) H2O + biomasse
Comparées aux technologies physico-chimiques où le contaminant est quelques fois tout
simplement transféré d’une phase à l’autre, les technologies de biotraitement présentent la
possibilité de dégrader complètement les contaminants en produits inoffensifs ou moins
polluants. De plus, les coûts d’opération du traitement biologique sont généralement bas
comparés à ceux des processus physiques et chimiques.
Le traitement biologique est fréquemment utilisé pour le traitement des sols pollués en
hydrocarbures, il existe plusieurs techniques tel que :
a) Landfarming : c’est la plus ancienne des technologies ex situ utilisée. Elle consiste en
l’épandage en faible épaisseur des sols pollués par des produits organiques, souvent
d’origine pétrolière, sur une surface préparée à l’avance, le terrain pouvant être cultivé
ensuite. Cette méthode, un peu plus complexe que le compostage, nécessite les opérations
suivantes :
 le sol pollué est tout d’abord étalé régulièrement sur de grandes surfaces planes,
sur une épaisseur de quelques dizaines de centimètres, permettant par la suite le passage et le
travail d’outils agricoles ;
 un fertilisant est ensuite ajouté, soit sous forme d’engrais chimique, soit sous
forme de fumier, répandu sur toute la surface à traiter ; il est ensuite enfoui et mélangé au sol ;
 à intervalles réguliers, le sol est travaillé, retourné et biné, pour permettre son
aération ; éventuellement des apports secondaires de fertilisant peuvent être effectués.
b) Traitements hors site (bioréacteur)
Un bioréacteur est défini comme un système dans lequel une conversion biologique est
effectuée impliquant des enzymes, des micro-organismes ou des cellules d’animal. Ce sont
des systèmes généralement composés de réservoirs (réacteurs) qui contiennent un milieu fixe
ou en suspension de biomasse et qui opèrent de façon aérobie ou anaérobie. Les bioréacteurs
sont particulièrement utilisés lorsque la pollution est concentrée et dans le cas où les
microorganismes ont des difficultés à se développer dans des conditions non contrôlées. Les
bioréacteurs offrent des avantages non négligeables :

 ils permettent de contrôler et de gérer précisément le processus de biodégradation. En

effet, des systèmes de contrôle de pH, de température, d’humidité, des teneurs en nutriments
sont faciles à mettre en place;

 le mélange entre le sol à traiter et les micro-organismes, d’une part, et les nutriments,
d’autre part, peut être réalisé facilement et efficacement ; l’aération de l’ensemble est
également aisée ;

 les conditions optimales de biodégradation peuvent être rapidement atteintes d’où les
bons rendements opérationnels de la méthode pour les temps de contact relativement courts.
Les temps de réaction peuvent être continuellement réajustés, en fonction des concentrations
mesurées dans le réacteur pour le polluant résiduel et pour les métabolites et la biomasse ;

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 par ailleurs en fonction du polluant, on peut déterminer les micro-organismes les

mieux adaptés pour le traitement (il peut s’agir d’une partie de la flore bactérienne provenant
du milieu pollué lui- même ou des souches autochtones qui seront inoculées dans le réacteur).
c) Phytoremédiation : la phytoremédiation emploie des plantes qui généralement en
association avec les micro-organismes de la rhizosphère, éliminent, dégradent ou fixent les
contaminants dans le sol. C’est une technologie en voie de développement proposée comme
alternative ou technique complémentaire pour traiter un sol contaminé par des composés
organiques ou minéraux. La phytoremédiation est un processus indirect ; une interaction
s’effectue entre les racines des plantes et les micro-organismes. La partie racinaire des plantes
est beaucoup plus riche en micro-organismes que les sols, et la bioremediation est alors
améliorée.

Figure 8. La phytoremediation

7.3. Etude de cas

La réhabilitation du site du centre nucléaire de Miramas créé en 1962, AREVA ex
COGEMA de Miramas (France). Ce site avait pour activité principale la fabrication d'isotopes
légers du lithium et du bore

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 Cours : Pollution L3
L’activité de séparation isotopique du lithium de Miramas a cessé définitivement en juin
2009. AREVA a entrepris de démanteler les équipements puis engagé les opérations de
réhabilitation du site avec un objectif ambitieux au regard de la pollution historique du sol par
le mercure. AREVA a choisi de faire passer l’ensemble des terres polluées au mercure dans
un procédé de désorption thermique, étudié et construit spécifiquement pour ce site. Le
procédé comporte les étapes suivantes :
• Concassage sous hangar et lavage des matériaux pollués,
• Séchage des matériaux dans un premier four rotatif puis chauffage sous vide des terres
mercurielles à 350°C dans un deuxième four rotatif,
• Récupération du mercure par condensation des vapeurs extraites du four.
Ces opérations, encadrées par l’arrêté préfectoral du 8 mars 2010, mobilisent jusqu’à 70
personnes et s’appuient sur l’expertise de nombreux prestataires, pour un budget de 70 m€.
Elles ont duré jusqu’en 2014 afin de traiter la totalité des 70 000 m3 de terres mercurielles.

Figure 9. Vue générale de l’unité de désorption thermique

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