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Thèse


Dynamique des Eléments Traces Métalliques à l'interface ville-estuaire : métaux classiques et Terres Rares

Soutenue
le 07-01-2021

Par
Antoine LERAT

Directeur(s) de thèse
Gérard Blanc / Jörg Schäfer / Alexandra Coynel

Membres du jury
Mme. Ayrault Sophie, Directeur de recherche, Institut Pierre Simon Laplace, Rapporteur
Mme. Lespes Gaëtane, Professeur, Université de Pau et des Pays de l'Adour, Rapporteur
Mme. Budzinski Hélène, Directeur de recherche, CNRS, Examinateur
Mme. Grosbois Cécile, Professeur, Université de Tours, Examinateur
Mme. Denaix Laurence, Directeur de recherche, INRAE, Examinateur
M. Blanc Gérard, Professeur, Université de Bordeaux, Directeur de Thèse
M. Schäfer Jörg, Professeur, Université de Bordeaux, Co-Directeur de Thèse
Mme. Coynel Alexandra, Maître de conférences, Université de Bordeaux, Encadrante de Thèse

Résumé
La lutte contre les micropolluants métalliques urbains représente un enjeu véritablement majeur et complexe, en particulier dans les zones côtières, du fait d'une urbanisation croissante et de l'émission de formes émergentes de contaminants métalliques comme les Terres Rares. Cette thèse s'inscrit dans le cadre du projet REGARD et vise à comprendre la dynamique des ETM classiques et des Terres Rares dans la Jalle, principale rivière urbaine drainant l'agglomération bordelaise, et à évaluer son influence sur l'estuaire de la Gironde, après avoir caractérisé deux sources urbaines majeures : les eaux usées domestiques et les eaux pluviales drainant la rocade bordelaise. Du fait, de son utilisation comme agent de contraste pour les IRM et de son faible abattement dans les STEU, le gadolinium (Gd) est un excellent traceur de la source urbaine domestique/hospitalière dans la Jalle. Avec des rejets estimés à 27 kg.an-1 (23 mg.hab-1.an-1) de Gdantrh dissous, la Métropole de Bordeaux contribue à près de 25% de Gd exporté par la Garonne dans l'estuaire de la Gironde. Ces flux ont probablement évolué comme ceux de la Garonne en amont de Bordeaux qui ont doublé au cours des deux dernières décennies (2003 : 32 kg.an-1; 2017: 75 kg.an-1) du fait de la multiplication des IRM sur le bassin. L'analyse à haute fréquence d'un évènement orageux estival a démontré que les eaux pluviales pouvaient contribuer entre 5% (Sr) et 40% (Cu) pour les ETM dissous et 30% (As) et 88% (Cu) pour les ETM particulaires aux flux exportés par la Jalle. Les premières quarante minutes de cet évènement ont nécessité d'être caractérisées avec précision du fait d'un effet « first flush » qui a lessivé les poussières de route et évacué vers le milieu naturel 65% du flux de MES (et d'ETM associés) en 17% du temps. Si les flux de Cu et Zn provenant du collecteur de la rocade ont une contribution significative pour la Jalle, ils ne sont pas de bons traceurs de la source autoroutière en raison de leurs usages ubiquistes. Bien que les anomalies restent encore faibles, le cérium pourrait devenir un futur bon traceur de cette source avec la généralisation des convertisseurs catalytiques. A l'échelle annuelle, la qualité des eaux de la Jalle apparaît majoritairement contrôlée par des sources naturelles, en particulier le lessivage de podzosols localisés en amont, permettant d'expliquer à eux seuls les flux annuels en Ald (96%) et en REE dissoutes (96%-99%) transitant à l'exutoire de la Jalle. La source domestique, via les rejets de la STEU, apparaît comme une source de pollution chronique pour la Jalle pour plusieurs ETM dissous (e.g. Nid, Snd, Cud, Agd et Gdd) avec une importance accrue en étiage du fait d’une moindre dilution. A l'inverse, la source autoroutière influence la Jalle de manière plus ponctuelle avec des apports en Cu, Zn et Sb dissous et particulaires lors d'évènements pluviaux. En raison de l'augmentation de la population et de l'urbanisation croissante, il apparaît nécessaire de poursuivre des travaux sur le cycle des ETM dans les grandes métropoles estuariennes afin de réduire leur dispersion d'améliorer la qualité des écosystèmes récepteurs et pour développer des techniques de récupération et recyclage des ETM, face à des difficultés d'approvisionnement.
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