arsenic et vieux bassins miniers

A C T U A L I T É
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R E C H E R C H E
C NR S I NFO • N ° 388
DÉ CEMBRE 2000
ARSENIC ET VIEUX BASSINS MINIERS
Des rivières contaminées par des sites miniers
Les districts miniers sont une source importante de contamination des eaux de surface par des métaux toxiques et des produits de traitements métallurgiques. La pollution peut s’étendre sur de vastes zones, affecter la santé des populations, l’activité
agricole et l’équilibre des écosystèmes. L’équipe POM - Pollutions d'origine minière de l'Unité de recherche « Hydrosciences » 1 s’emploie, en particulier, à étudier le transfert de l'arsenic (voir encadré).
L'exploitation minière de terrains métallifères amène en surface
des masses de déchets riches en sulfures. Ces derniers s'oxydent au
contact des eaux de pluie, riches en oxygène, pour former des
eaux acides transportant en solution des sulfates, du fer et des
métaux toxiques. Les réactions d'oxydation sont catalysées par des
bactéries qui utilisent l’énergie des réactions chimiques et qui se
sont adaptées aux eaux acides de ces milieux extrêmes.
Les eaux acides minières peuvent contaminer des rivières sur
de grandes distances. Les métaux sont transportés sous forme
soluble ou sous forme solide associée aux particules en suspension
dans l’eau. La neutralisation de l'acidité des eaux minières favorise
la précipitation et l'immobilisation de la plupart des métaux ; mais
toute modification du système est susceptible de les remobiliser.
Les eaux acides minières sont des écosystèmes remarquables où
certaines formes de vie (bactéries, algues) s’adaptent aux eaux acides et toxiques. La contamination des eaux de rivière par les métaux perturbe les écosystèmes aquatiques et présente des
risques pour la santé des populations. Les contaminations minières peuvent perdurer2 et induire
un potentiel diffus de pollution en contaminant les alluvions, les sols et les nappes.
La toxicité des métaux dépend de leur nature : le fer est peu ou pas toxique ; mercure,
plomb, thallium et cadmium sont très toxiques. La toxicité d'un élément dépend non seulement
de sa concentration et de la quantité ingérée, mais aussi de sa forme. Ainsi, les formes inorganiques de l'arsenic (prépondérantes dans les eaux acides minières) sont beaucoup plus toxiques
que les formes organiques.
Quels sont alors les remèdes possibles ?
On peut lutter de deux façons contre la contamination en métaux des eaux de surface à
partir des sites miniers :
1 Unité mixte de recherche
« Hydrosciences » (CNRSUniversité Montpellier 2-IRD),
Maison des sciences de l'eau,
Université Montpellier 2.
Ci-contre :
Montagne de déblais miniers
à Rio Tinto (Espagne) et formation d’eaux acides riches
en métaux.
2 Les pollutions minières sont
aussi anciennes que l’activité
minière. Un niveau de sable à
débris de sulfures, de scories et
de charbon, montrant de fortes
anomalies en métaux et arsenic, a été recoupé par sondage
dans l’estuaire du Rio Tinto
(Espagne) ; il a été daté de l’âge
du cuivre (2 400 ans avant
notre ère).
• en évitant l'oxydation des sulfures. Pour cela, on recouvre les déchets miniers d'une couverture imperméable (en matériaux synthétiques ou naturels comme les argiles) ou on les
immerge sous une lame d'eau (l’oxygène diffuse difficilement dans l’eau).
• en traitant les eaux acides par des méthodes
actives ou passives. Il s’agit de méthodes de traitement des eaux. Les méthodes actives nécessitent une coûteuse installation de traitement chimique (neutralisation, floculation) ; les méthodes
passives utilisent des processus naturels et des
réactions catalysées par des bactéries anaérobies
(réduction des métaux dans des systèmes du
type marécage ou « wetland ») ou aérobies (biooxydation et précipitation du fer et de l'arsenic).
Reste ensuite à récupérer et à stocker les boues
riches en métaux ainsi formées... et à continuer
tant qu'il y aura des eaux acides à traiter.
Photo à la Une
et photo ci-contre :
Eaux à précipités blancjaune riches en arsenic
et orange riches en fer
(Carnoulès, Gard).
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CNRS INFO • N° 388
DÉCE MBRE 2000
Les éléments toxiques transportés par les eaux acides minières ont un impact sur les écosystèmes aquatiques. Cet aspect va être étudié sur un site atelier caractérisé par une forte contamination en arsenic (Carnoulès, Gard) dans le cadre d’un projet multidisciplinaire du nouveau
Programme « Environnement, vie et sociétés » du CNRS intitulé « Devenir des contaminants dans
l’environnement et effets sur les écosystèmes ».
Références :
• F. Elbaz-Poulichet, C. Dupuy, A. Cruzado, Z. Velasquez, E. Achterberg, C. Braungardt.
Influence of sorption processes by Fe oxides and algal uptake on Arsenic and Phosphate cycle
in an acidic estuary (Tinto rivers, Spain). Water Research. 34, 12, 2000, pp. 3222-3230.
• F. Elbaz-Poulichet, N. H. Morley, J. M. Beckers, P. Nomerange. Dissolved metal fluxes
through the Strait of Gibraltar: the influence of the Tinto and Odiel rivers (SW Spain). Marine
Chemistry (sous presse).
• M. Leblanc, J. A. Morales, J. Borrego and F. Elbaz-Poulichet. 4,500-year-old mining pollution in southwestern Spain : long-term implications for modern mining pollution. Economic
Geology. Vol. 95, 2000, pp. 655-662.
Contact chercheur :
Marc LEBLANC,
« Hydrosciences »,
Maison des Sciences de l’Eau,
Université Montpellier 2,
mél : leblanc@
dstu.univ-montp2.fr
Contact département
des Sciences de l’Univers
du CNRS/INSU :
Christiane GRAPPIN,
tél. : 01 44 96 43 37
mél : christiane.grappin@
cnrs-dir.fr
DES SITES MINIERS SOUS HAUTE SURVEILLANCE
L’équipe POM a coordonné le programme européen TOROS (Tinto-Odiel-River-OceanSystem) sur le fleuve acide Rio Tinto (Espagne). Elle participe au programme européen
PIRAMID (Passive In situ Remediation of Acid Mine/Industrial Drainage ) sur le traitement
passif des eaux acides minières sur son site atelier de Carnoulès (Gard) pour traiter
des eaux riches en arsenic avec des bactéries qui facilitent l'oxydation et la précipitation
de l'arsenic*.
* Un film a été réalisé par Michel Raulet :« Arsenic et bactéries. Un exemple de recherche pour
la dépollution d'un site minier » (CNRS Audiovisuel, 1998, 25’).
QUELQUES CHIFFRES
• Le petit Rio Tinto, long de 80 km, amène chaque jour à l'océan 2 tonnes de zinc, 1 tonne
de cuivre, 100 kg d’arsenic et 10 kg de cadmium, soit 3 à 20 fois plus que la Seine.
• Le petit ruisseau minier de Carnoulès (Gard) transporte 2 à 6 tonnes d’arsenic par an.
• La contamination des eaux atlantiques par le Rio Tinto (golfe de Cadix) passe
en Méditerranée par Gibraltar (contamination sur 250 km).
• La durée de vie d'un système minier produisant des eaux acides et chargées en métaux
est de plusieurs siècles.
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