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MOBISED + Modelling the reMOBIlization of SEDiments and the release of associated contaminants

               CONTEXTE  ET  ENJEUX  Rejetés  dans   les  milieux  aqua1ques  pendant  des  décennies,   les  contaminants  chimiques  et/ou  microbiologiques   issus  des  eaux  usées  urbaines  ou   industrielles,  des  eaux  de  drainage  des  sols  agricoles,   se   sont   accumulés   dans   le   compar1ment   sédimentaire.   Ce   stock   de   contaminants,  associés  à  de  fines  par1cules   sédimentaires,  a  été  enfoui  à  des  profondeurs  variables   selon   le  taux   de   sédimenta1on   et   peut   être   poten1ellement   remobilisé   lors   d’épisodes   de   crue   ou   de  réaménagement  des  cours  d’eau.  La  profondeur  à  laquelle  ces  sédiments  peuvent  être  remaniés  est   hautement   dépendante   de   leurs   caractéris1ques   intrinsèques   et   de   l’intensité   de   la  perturba1on  physique.    Dans  le  contexte  du  changement  clima1que  et  de  l’augmenta1on  des  épisodes  de  précipita1ons  intenses,   la   sensibilité  des  pe1ts  cours  d’eau  est   telle  que   la   remobilisa1on  des  sédiments  par  érosion  du  chenal  pourrait  y  être  plus  fréquente  et  plus  intense,  affectant  alors  les  couches  plus  profondes  et  plus  contaminées.  CeIe  remobilisa1on  est  suscep1ble  de  dégrader  sévèrement  la  qualité  des  eaux  de  surface.                                                              

             OBJECTIFS  et  METHODES  Le   projet  MOBISED,   bénéficiant   du   réseau   de   coopéra1on   scien1fique   franco-­‐luxembourgeois  (RésEAU  LorLux),  a  pour  objec1f  d’étudier  la  remobilisa1on  des  sédiments  dans  un  cours  d’eau  dont   le   bassin   versant   a   été   le   siège   d’une   intense   ac1vité   minière   et   industrielle   (bassins  sidérurgiques  du  nord  de  la  Lorraine).  L’urbanisa1on  accompagnant  ce  développement  industriel  a  induit  la  contamina1on  des  eaux  de  surface  par  les  eaux  usées  domes1ques  et  le  ruissellement  urbain.  Plus   précisément,   ce   projet   vise   à   meIre   en   évidence   les   mécanismes   mis   en   jeu   dans   la  remobilisa1on   des   sédiments   et   ses   conséquences   sur   la   qualité   des   eaux.   Pour   aIeindre   cet  objec1f,  une  approche  mul1disciplinaire  est  mise  en  œuvre,  notamment  (i)  une  étude  précise  et  détaillée  des  sédiments,  de   leurs  propriétés  physiques  et  chimiques,  de   leur  contamina1on  en  incluant   les   contaminants   chimiques   (métaux,   polluants   organiques   persistants)   et  microbiologiques  (virus,  éléments  géné1ques  mobiles).  (ii)  une  étude  de  l’hydroclimatologie,  de  l’hydrodynamique  des  cours  d’eau  (iii)  des  tests  expérimentaux  de  remobilisa1on  des  sédiments  et  de  libéra1on  des  contaminants  associés,  ainsi  que  des  campagnes  d’échan1llonnage  à  haute  fréquence   de   plusieurs   épisodes   de   crue   qui   permeIront   une   caractérisa1on   fine   de   la  composi1on   des   agrégats   et   de   leur   distribu1on   dans   la   colonne   d’eau   et   (iv)   le   suivi   de   la  morphologie  du  lit  du  cours  d’eau  et  la  modélisa1on  du  transport  des  sédiments.  L’originalité  du  projet  MOBISED  repose  sur:  (i)  l’apport  d’une  dimension  qualita1ve  à  l’approche  quan1ta1ve   de   modélisa1on,   (ii)   l’étude   de   plusieurs   types   de   contamina1on   (métallique,  organique  et  microbiologique)  permeIant  d’iden1fier  des  comportements  différents   lors  de   la  remise   en   suspension   des   sédiments   (iii)   une   descrip1on   fine   de   la   composi1on   chimique   et  microbiologique  des  sédiments  et  des  phases  solides  en  suspension  globalement  et  aux  échelles  microscopiques   et   moléculaires   pour   mieux   comprendre   les   interac1ons   contaminants-­‐sédiments  et  la  cohésion  des  sédiments.             

   

   

Contact  :  Emmanuelle  MONTARGES-­‐PELLETIER,  emmanuelle.montarges@univ-­‐lorraine.fr  -­‐  03  83  59  62  52      

Coordinateur  :  LIEC    Partenaires    :  LIST  (Luxembourg)  –  Géoressources  –  LCPME  –  CRPG  –LOTERR  –  LHN                                        

         POINTS  FORTS  ¥ Projet  pluridisciplinaire  ¥ Projet  transfrontalier,  Lorraine-­‐Luxembourg.  ¥ Développement  d’une  approche  “mul1-­‐technique”  à  différentes  échelles  d’observa1on.  ¥ Différencia1on  des  flux  de  par1cules  par  l’u1lisa1on  de  marqueurs  minéraux,  organiques  

 et  microbiologiques.  ¥   Statut  des  micropolluants  dans  les  sédiments  et  la  colonne  d’eau.  ¥ Implémenta1on  de  données  qualita1ves  dans  la  modélisa1on  du  transport  de  sédiments.  ¥ La  modélisa1on  du  transport  de  sédiments  cohésifs.    ¥ Collabora1ons  locales  :    

 Agence  de  l’Eau  Rhin  Meuse  et  Syndicat  de  Valorisa1on  Ecologique  de  l’Orne.  ¥ Labellisa1on  par  le  pole  de  compé11vité  HYDREOS.  ¥ Créa1on  d’un  site  atelier  sur  le  bassin  versant  de  l’Orne  et  site  de  forma1on  universitaire.  ¥ Développement  d’un  plan  de  ges1on  des  données,  portail  de  données.    

  PRODUCTIONS   SCIENTIFIQUES   ET  BREVETS  Publica=ons  soumises  ou  en  prépara=on    ABUHELOU F. et al (2017) Suspended Particulate Matter Collection Methods affect the Quantification of Polycyclic Aromatic Compounds in the River System. Submitted to Environmental Science and Pollution Research.

KANBAR H. et al (2017) Highly Impacted Sediments by Steel-Making Activities in the Orne River, Northeastern France. Part I: Origin and Transformation of Iron Minerals. Submitted to Science of the Total Environment.

DONG S. et al (2017) Identifying industrial waste in Orne river sediments (northeast France) with Pb and Zn isotope signatures. To be submitted to Environmental Science and Technology Letters.

             PERSPECTIVES  –  Messages  pour  H2020  INSPIRATION    

« Ce   projet   ANR   France-­‐Luxembourg   sur   les   sédiments   de   l’Orne   et   le   fonc1onnement  hydrologique  de  ce  cours  d’eau  est  complété  par  des  études  sur  :  

①  La  mise  en  œuvre  d’indicateurs  écologiques  fonc1onnels.  ②  L’évolu1on   de   l’habitat   végétal   à   l’échelle   du   bassin   versant   et   l’influence   de   la  

ripisylve  sur  la  qualité  des  eaux.    

« Le   projet   contribue   à   la  mise   en   place   d’un   observatoire   à   long   terme   sur   un   bassin  versant  fortement  impacté  par  l’ac1vité  minière  et  sidérurgique,   incluant  la  mise  en  place  de  sta1ons  automa1ques,  le  développement  d’un  plan  de  ges1on  des  données.  

« La  démarche  de  valorisa1on  du  projet  MOBISED  inclut  un  rapprochement  avec  l’Agence  de   l’Eau  Rhin-­‐Meuse  et   le  Syndicat  de  Valorisa1on  Ecologique  de   l’Orne,  ainsi  qu’avec   les  communes  riveraines.    « Les   retombées   scien1fiques  du  projet  MOBISED  contribueront  aux  probléma1ques  de  réaménagement  des  cours  d’eau  :  

①  Ges1on  des  crues    et  risques  d’inonda1on  ②  Ges1on  des  sédiments  contaminés  

 « Le  projet  MOBISED  par1cipe  à  l’acquisi1on  de  connaissances  pour  une  meilleure  ges1on  des  milieux  aqua1ques  con1nentaux.  Ces  derniers   représentent  une   forte  propor1on  des  ressources  en  eau  et  par  conséquent  représentent  un  enjeu  économique  et  humain  majeur  qui  va  s’amplifier  avec  l’augmenta1on  des  popula1ons  et  l’augmenta1on  de  l’urbanisa1on  ou  encore  des  ac1vités  agricoles  et  industrielles.  

« Labellisé  par  HYDREOS,  ce  projet  a  aussi  pour  voca1on  de  diffuser  auprès  des  bureaux  d’études  et  autres  PME  en  charges  d’études  environnementales  nos  connaissances   sur   le  transport  par1culaire  et  le  devenir  des  sédiments  fortement  contaminés.  

« 3   thèses   (1  soutenue,  2  en  cours),  2  postdoctorats   (2016  et  2017)   se  sont  adossés  au  projet  MOBISED.  

 

1Laboratoire  Interdisciplinaire  des  Environnements  Con=nentaux  UMR7360  2Luxembourg  Ins1tute  of  Science  and  Technology  

 3Georessources  UMR7359  4Laboratoire  de  Chimie  Physique  et  Microbiologie  pour  l’Environnement  UMR7564  

5Centre  de  Recherches  Pétrographiques  et  Géochimiques  UMR7358  6Laboratoire  d’Hydrologie  de  Nancy-­‐  ANSES  

7LOTERR  Laboratoire  d’Observa1on  des  territoires,  Centre  de  Recherche  en  Géographie  EA  7304  

1-Schéma conceptuel de la remobilisation des sédiments et libération des contaminants associés dans la colonne d’eau. 2- vue satellite (2014-IGN) de la vallée de l’Orne montrant les anciens sites miniers et sidérurgiques (❒) 3- dépôts sédimentaires en amont du barrage de Moyeuvre Grande 4- Orne en crue, juin 2016

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