CE01 - Terre solide et enveloppes fluides

Environnement urbain : contamination émergente par l'antimoine – ANTIMONY

Résumé de soumission

L'antimoine (Sb) est l’un des éléments les plus enrichis dans l’environnement urbain mais aussi l’un des moins étudié. Il est très important d’identifier son impact sur les milieux récepteurs accumulant cette contamination émergente. En effet, des questions scientifiques importantes sont totalement inexplorées en milieu urbain, telles que les contributions relatives des différentes sources de contamination de Sb et le comportement biogéochimique du Sb dans et entre les réservoirs sédimentaires, notamment les bassins de rétention des eaux de ruissellement routier qui sont des concentrateurs de Sb comme le montrent nos travaux préliminaires.
Le projet pluridisciplinaire ANTIMONY fournira des connaissances innovantes sur la spéciation et les conditions de transfert de ce contaminant émergent dans la zone critique, depuis les sources jusqu’au milieu récepteur, à court et long terme. Cette stratégie est adaptée à la complexité des processus impliqués et au manque de connaissances fondamentales sur la biogéochimie de cet élément en milieu urbain. Ainsi, ANTIMONY explorera les mécanismes régissant le comportement du Sb à l'échelle moléculaire dans des expériences contrôlées en laboratoire, et augmentera progressivement les échelles de temps et d'espace des expériences jusqu'à l'étude des tendances à long terme et des impacts des contaminations en Sb sur le terrain.
Le nombre de processus potentiels (oxiques et anoxiques, biotiques et abiotiques) étant important, les expériences en conditions contrôlées (Tâche 1) permettront d’isoler ces processus, sélectionnés sur la base de nos résultats préliminaires : sorption ou incorporation de Sb(III) et Sb(V) sur des minéraux précédemment identifiés dans les bassins routiers (oxyhydroxydes de fer, sulfures), oxydation et réduction des espèces de Sb par des souches bactériennes pures. Cette approche globale générera de nouvelles informations fondamentales concernant le fractionnement isotopique et les changements minéralogiques accompagnant les processus environnementaux et microbiens dans lesquels Sb est impliqué.
Deuxièmement, la tâche 2 est consacrée aux bassins de rétention des eaux routières, qui constituent des systèmes modèles pour étudier les transferts de Sb du trafic routier vers le milieu aquatique. La partition du Sb dans ces milieux, le rapport isotopique de Sb et la minéralogie des phases porteuses seront documentés. Des expériences de mésocosmes avec des sédiments représentatifs des réservoirs urbains seront conçues pour mieux comprendre les processus affectant la mobilité du Sb dans ces réservoirs et élucider le rôle des bactéries dans le transfert de Sb entre les compartiments eau et sédiments. Nous nous appuierons notamment sur des mesures de ?123Sb pour obtenir des indices sur les mécanismes impliqués à l'échelle moléculaire (oxydation, réduction, échange de ligands), permettant de faire des hypothèses sur les changements de formes chimiques observés dans l'environnement. Des consortiums bactériens purs ou simplifiés impliqués dans la réduction/oxydation du Sb dans ces systèmes modèles seront isolés.
Troisièmement, nous explorerons le comportement de Sb dans le continuum « routes – bassins » lors d’un évènement d’orage, événements suspectés de transporter une grande partie du flux de Sb. C’est aussi dans cette tâche 3 que nous qualifierons les autres sources urbaines, passées et présentes (par ex. peintures, plastiques, co-contaminant du plomb), notamment en établissant leur signature isotopique en Sb.
Quatrièmement, des archives de sédiments seront collectées sur le bassin de la Seine pour documenter la trajectoire de contamination en Sb sur le dernier siècle en considérant l'influence des changements de source et de la diagénèse (tâche 4).
Enfin, les banques de sédiments et d'acides nucléiques fourniront du matériel pour de futures études consacrées aux cycles biogéochimiques du Sb et/ou au cycle d’autres contaminants émergents, liés ou non au trafic routier.

Coordination du projet

Sophie Ayrault (Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

METIS Sorbonne Université
IMPMC Institut de Minéralogie, de Physique des Matériaux et de Cosmochimie
HSM Université de Montpellier (EPE)
M2C Laboratoire Morphodynamique Continentale et Côtière
LSCE Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives

Aide de l'ANR 641 072 euros
Début et durée du projet scientifique : janvier 2023 - 48 Mois

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