Évaluation de la biodisponibilité des métaux dans l’eau de surface et les sédiments de la rivière Al-Ghadir (Mont-Liban)

Le cycle biogeochimique des metaux traces a ete fortement accelere par les activites anthropiques qui ont entraine une contamination des eaux et des sediments des rivieres. A la suite de leurs emissions, la majorite des metaux traces se trouvent sous forme particulaire qui se transportent par ruissellement et se retrouvent en milieu fluvial ou elles sedimentent et dont une partie est susceptible d'etre solubilisee vers la colonne d'eau suite aux modifications des conditions physico-chimiques du milieu et sous l'action des microorganismes autochtones et pouvant apres interagir avec la chaine alimentaire et presenter un danger potentiel de toxicite pour l'homme et pour les autres organismes vivants. Dans cette etude, nous avons choisit de travailler sur le site de la riviere Al-Ghadir qui presente un cas exceptionnel et original des pollutions ou la hauteur de sediments, comprenant plusieurs types de polluants, est plus qu'un metre. L'objectif de cette these etait de comprendre et d'evaluer le role du compartiment microbien dans les sediments de la riviere Al-Ghadir, qui est la source la plus polluante de la mediterraneen, sur la mobilite des metaux et leurs effets sur les eaux souterraines. Cette etude etait realisee en deux series d'experiences (Batch et colonne du sol) semblables aux situations se trouvant dans la riviere. Une caracterisation physico-chimique et chimique des sites d'etude a ete effectuee comme premiere etape afin ensuite de debuter l'approche experimentale qui a permis d'isoler les processus physico-chimiques de ceux qui sont imputables a l'activite microbiologique. Dans les experiences menees en reacteurs fermes (batchs), nous avons montre que les activites microbiennes sont correlees aux fortes dissolutions des metaux, en particulier du Fe, Mn, Pb, Cu et Zn. Le fer semble apparaitre comme l'element le plus solubilise et sa solubilisation etait correlee a celle d'autres metaux traces laissant supposer que ces metaux sont associes aux oxydes de fer. Cette hypothese a ete confirmee par les extractions sequentielles indiquant la presence de bacteries ferri-reductrices qui, lors de la fermentation du glucose et la production d'acides organiques, ont reduit les oxydes de fer. Ces derniers ont entraine la dissolution des metaux traces et une modification des populations bacteriennes qui ont ete detectes par l'etude microbiologique et genetique apres cinq jours d'incubation. L'effet des bacteries sur la mobilisation des metaux a ete ensuite etudie selon des experiences portant sur l'etude hydrodynamique du transfert des metaux en colonnes de sediments et dans des conditions proches a celles du terrain. Nous avons montre que (i): les metaux etudies ne sont pas lixivies dans les memes ordres et en regle generale montrent l'ordre suivant (en μg/l): Fe>Mn>Cd>Zn>Cu>Pb≥Cr ; (ii) les metaux vont se reprecipiter sur les phases neoformees apres que le systeme regagne l'equilibre. Les etudes du profil de distribution des metaux dans les colonnes ont mis en evidence que les metaux ont ete lixivies des sediments durant l'incubation de facon homogene. Cette repartition depend de la hauteur du sediment: la re-distribution est maximale a la surface des sediments (0-10 cm), alors qu'a une profondeur situee entre 10 et 25 cm elle est nulle. Ce phenomene est explique par le fait que les metaux apres avoir ete solubilises et passes en solution, ils seraient readsorbes sur les phases electrochimiques negatives, neoformees et colloidales ce qui explique la diminution de la concentration des metaux dans le lixiviat obtenu en laboratoire et permet de penser que ce mecanisme de piegeage des metaux dans la colonne limite la migration de ces derniers vers les eaux souterraines, tant que la capacite d'adsorption des colloides presents n'est pas atteinte et que le systeme soit en equilibre