Projet EC2CO - Traçage isotopique des transferts de métaux

**Traçage isotopique des transferts de métaux (Zn, Cu) dans un ouvrage de rétention-infiltration.

 

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Durée : 2011-2013

Budget : 35 k€

Coordinateur  : Anne-Marie Aucour (ENSL et Université Lyon 1)

Equipe ISTerre impliquée :
 Géochimie 4D

Contact ISTerre : Géraldine Sarret

Collaborations  : ENSL et Université Lyon 1, LEHNA (Vaux en Velin).

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Le projet proposé a pour objectif général de quantifier les flux métalliques au travers d’un ouvrage de rétention-filtration en contexte urbain en incluant le rôle de la végétation spontanée in situ. Nous proposons une étude exploratoire des variations naturelles de concentration et d’abondance des isotopes stables du Zn et Cu comme traceur des sources et des processus bio-chimiques de stockage et de transfert de ces métaux sur le site pilote CBR.

Le choix de ces deux métaux se justifie par la présence continue de leur émission et concentration dans l’environnement du fait des activités humaines. De plus, il s’agit de deux oligoéléments indispensables à la vie mais qui peuvent devenir toxiques à des concentrations élevées. Le premier aspect du projet concernera l’identification et la quantification des sources de polluants métalliques. Il s’agira de caractériser en contexte urbain, dans l’ouvrage étudié, les sources de Cu et Zn par leurs rapports isotopiques afin de quantifier si possible leur contribution en entrée et de suivre leur devenir au travers de l’ouvrage.

Un outil potentiel de définition des sources de pollution métallique est l’utilisation et le couplage des rapports isotopiques du Zn et du Cu. Une deuxième question porte sur la quantification des flux métalliques à l’interface ouvrage sol, incluant la végétation, en utilisant les rapports des isotopes stables des métaux. Il s’agira de caractériser le prélèvement global de métal par la végétation au travers de l’ouvrage et la dynamique du métal dans le système sol/plante.

Rapport isotopique du Zn dans les différents compartiments du système sediment-plante (Queyron et al., en prep.)

Dans une première étape, nous proposons de déterminer les fractionnements isotopiques associés aux transferts et stockages bio-chimiques entre principaux réservoirs de Zn et Cu (extraction du métal biodisponible, prélèvement du métal par les végétaux, précipitation ou adsorption à l’interface racine-sol, transfert et formes de stockage du métal dans les parties souterraines, translocation du métal de la racine vers les parties aériennes, recyclage des parties aériennes dans la litière).

Le couplage entre spectroscopie EXAFS, extraction chimique et approche isotopique permettra de documenter les changements de forme chimique du métal entre les réservoirs en liaison avec le transfert de ces métaux et avec les différences de composition isotopique observées. Une première quantification des flux métalliques à l’interface sol-ouvrage (incluant la végétation) sera réalisée en utilisant les bilans élémentaires et isotopiques des transferts métalliques.