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1 Ecole des Mines de Paris, Centre d’Informatique Géologique, CNRS URA Circulations et Transferts Hydriques Continentaux, 35, rue Saint Honoré, 77305 Fontainebleau cedex ; thiry{at}cig.ensmp.fr
2 Armines, 35 rue St Honoré, 77305 Fontainebleau cedex.
Abstract
La friche industrielle de Mortagne-du-Nord a été occupée pendant plus de 60 ans par une unité de métallurgie du zinc à laquelle était adjointe une unité de grillage de sulfures pour la production d’acide sulfurique et pendant une plus courte période une unité de production de plomb. La friche à fait l’objet d’une prospection systématique par sondages et fosses à la pelle mécanique ; 58 de ces ouvrages ont été équipés de piézomètres et suivis pendant 4 ans.
Le site avait été remblayé sur environ 3 m d’épaisseur par des scories et des creusets de fonderie. La minéralogie de ces remblais est extrêmement variée. Plus de 30 minéraux porteurs de métaux lourds (Zn, Pb, Cu, Cd) ont été inventoriés, ce sont des sulfures, sulfates, carbonates, oxydes et silicates. Ces minéraux sont caractérisés par de forts taux de substitution, en particulier dans les sulfures et les oxydes.
Les descriptions de terrain et les analyses minéralogiques ont mis en évidence deux catégories de matériaux: des matériaux dits << actifs >> qui se distinguent par l’abondance des sulfates et dont l’analyse révèle la présence de sulfures, et les matériaux dits << non actifs >> d’aspect altéré et au sein desquels les métaux lourds sont uniquement présents sous forme de carbonates et d’oxydes. Les matériaux << actifs >> à sulfures contiennent en moyenne 7 % de métaux lourds (Zn + Pb + Cd), alors que les matériaux << non actifs >> oxydés et altérés en renferment moins de 3 %. Le stock de métaux lourds présents dans l’ensemble des remblais de la friche peut être évalué à plus de 15 000 tonnes.
Le chimisme des eaux de la nappe superficielle qui baigne les remblais est directement dépendant de la nature des remblais et présente des hétérogénéités très fortes avec des concentrations en métaux multipliées par 10, voire 100, sur 50 m de distance. Les eaux en contact avec les remblais << non actifs >> ont des pH modérément acides à neutres et une minéralisation que l’on peut considérer comme modérée: SO–4 =700 mg/L, Zn++=10 mg/L, Pb++=0,2 mg/L et Cd++=0,1 mg/L. Les eaux en contact avec les remblais << actifs >> sont par contre acides (2,5 < pH < 6,3) et très fortement minéralisées: SO–4 > 4 000 mg/L, Zn++ > 1 000 mg/L, Pb++ > 1,5 mg/L et Cd++ > 50 mg/L. Les eaux qui baignent les remblais se déversent dans les drains fluviaux qui bordent la friche, avec par endroits des concentrations en métaux équivalentes à celles des eaux en contact avec les remblais actifs à sulfures.
L’aquifère régional profond des Sables d’Ostricourt est séparé de la nappe superficielle des remblais par des alluvions argileuses riches en matière organique et pyrite. De ce fait la nappe profonde est relativement protégée, mais néanmoins contaminée. Les alluvions jouent le double rôle de barrière hydrologique et de barrière géochimique qui << reprécipite >> une partie des métaux dissous sous forme de sulfures.
La modélisation hydrologique de la nappe superficielle permet de calculer les flux annuels vers les drains fluviaux qui bordent la friche. En appliquant les concentrations moyennes mesurées dans la nappe superficielle à ce flux il est possible d’estimer le tonnage actuel des métaux lourds exportés vers le réseau fluvial régional à environ 14 000 kg/an de Zn++, 2 kg/an de Pb++ et 25 kg/an de Cd++, pour le seul site de l’ancienne usine d’acide où les remblais << actifs >> sont les plus abondants.
L’exportation des métaux lourds vers les drains fluviaux est un problème environnemental majeur, mais il n’est pas envisageable d’évacuer les remblais en raison de leur volume. C’est une solution de confinement et/ou de traitement des eaux polluées qui doit être recherchée.
Key Words: Friche industrielle • Pollution • Métaux lourds • Acidité • Sulfures • Hydrochimie •
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  H. Bril, K. Zainoun, J. Puziewicz, A. Courtin-Nomade, M. Vanaecker, and J.-C. Bollinger SECONDARY PHASES FROM THE ALTERATION OF A PILE OF ZINC-SMELTING SLAG AS INDICATORS OF ENVIRONMENTAL CONDITIONS: AN EXAMPLE FROM SWIETOCHLOWICE, UPPER SILESIA, POLAND Can Mineral, October 1, 2008; 46(5): 1235 - 1248. [Abstract] [Full Text] [PDF]
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 V. Ettler, J. Jehlicka, V. Masek, and J. Hruska The leaching behaviour of lead metallurgical slag in high-molecular-weight (HMW) organic solutions Mineralogical Magazine, October 1, 2005; 69(5): 737 - 747. [Abstract] [Full Text] [PDF]
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