BILANS ET IMPACTS DE LA MISE EN DEPOT DE SEDIMENTS FLUVIAUX URBAINS DANS LE BASSIN DE LA SEINE

In the river Seine basin, dredging removes, on average, 150 000 m3 each year. Sediments frequently accumulate pollutants, consequently, the management of dredged materials (DM) is of great environmental concern. The aim of this work was to improve our knowledge on this particular field. We first established a summary of international regulations concerning DM management. We noticed that the situation in Europe and especially in France is far from being clear. Besides, we described the different steps of the sediments management from the dredging operation to the final destination of the DM. In order to determine the quality of sediments before dredging, sediments were sampled in the Seine river before dredging, and analysed. Geographic distribution showed that the peaks of micropollutant concentrations were mostly found at the direct vicinity of the pollution source. We describe the different sampling sites and analytical methods used to follow the evolution of the Rouillard underwater disposal site (Verneuil-sur-Seine, 78, France). From June 1999 to September 2001, this site received 200 000 m3 of the DM from the river Seine basin. The DM was dumped hydraulically into the disposal site, i.e. the DM was re-suspended with Seine water to enable pumping. This dumping technique modifies the physico-chemical properties of the DM which can lead to the mobilisation of pollutants initially present in the sediment. Therefore, we monitored the quality (in situ parameters, organic matter, micropollutants) of superficial water and sediment in the disposal site, as well as the quality of the underground water situated below the studied pond. The monitoring of superficial waters reveals that the major impact of the specific dumping technique used in the river Seine basin is the nutrient release, and more specifically ammonium and to a lesser extent organic carbon release. This nutrient input leads to eutrophication that was confirmed by Chlorophyll 'a' monitoring. In addition, we did not observe any organic or metallic micropollutant release in the superficial water during this 3 years study. Nevertheless, long term studies and monitoring still need to be carried out. Sediments settled in the pond played an important role in the mobilisation of pollutants. In fact, diagenesis processes take place within the sediment and we clearly noticed the occurrence of ammonification and denitrification processes. We also observed organic matter decay leading to the release of organic carbon and phosphorus. The pond sediment also played the role of a micropollutant well since we observed the accumulation of these pollutants at the surface of the dumped sediment. The monitoring of underground waters did not reveal any modification of their quality. We assessed pollutant fluxes passing through the pond: the water balance confirms our hypothesis about major water movements, i.e water seeped from the outside of the pond (underground water or Seine water) into the pond. In addition, flux calculations confirmed the trends we already deduced from the pollutant concentrations. Taking into account sustainable management of DM, this work leads to proposals regarding DM treatment before disposal in the river Seine basin. We also propose further studies in order to improve our knowledge on processes already observed during the field studies, by performing batch and pilot scale experiments.La pratique du dragage d'entretien déplace chaque année dans le bassin de la Seine des volumes moyens de 150 000 m3. Ces sédiments accumulent des polluants et c'est pourquoi leur devenir soulève des questions environnementales que nous avons souhaité éclaircir au cours de ce travail. Un bilan des réglementations internationales concernant la gestion de ces matériaux de dragage (MD) nous a permis de noter que cette question au niveau Européen et surtout Français restait posée. Nous avons ensuite décrit les différentes étapes subies par le sédiment depuis l'opération de dragage jusqu'à sa destination finale. Nous avons, grâce à des échantillonnages de sédiments dans le bassin de la Seine, déterminé la qualité des sédiments avant dragage. L'étude de distributions géographiques (SIG) a montré que les fortes concentrations en micropolluants étaient majoritairement retrouvées à l'aval direct des sources de pollution. Après une description des sites d'échantillonnage et des méthodes d'analyse utilisées, nous avons présenté les résultats concernant le suivi de la mise en dépôt de matériaux de dragage provenant du bassin de la Seine dans l'étang du Rouillard. Ce site de dépôt en eau est situé au sein d'une base de loisirs (Verneuil-sur-Seine, 78). Il a reçu de juin 1999 à septembre 2001 200 000 m3 de MD provenant de la Seine à l'aval de Vitry (94) jusqu'à Vernon (27) et de l'Oise à l'aval de Compiègne (60). Le mode de mise en dépôt utilisé remet en suspension les MD avec de l'eau de Seine pour faciliter leur pompage et remblaiement dans l'étang. Cependant, cette remise en suspension modifie les conditions physico-chimiques au sein des MD et est susceptible d'entraîner des relargages de polluants présents dans les sédiments dragués. Nous avons donc suivi l'évolution temporelle de différents paramètres (paramètres in situ, matière organique, nutriments et micropolluants) dans les eaux superficielles de l'étang remblayé, dans les sédiments et leurs eaux interstitielles, ainsi que dans les eaux de la nappe phréatique en contact avec le dépôt. Le suivi de la qualité des eaux superficielles de l'étang a permis de montrer que l'impact majeur de la pratique est l'apport de nutriments et, en particulier, l'apport d'ammonium, et de carbone organique. Ces apports entraînent une eutrophisation de l'étang confirmée par les mesures de chlorophylle a. Il est également apparu clairement que les micropolluants présents dans les MD introduits dans l'étang n'ont pas été relargués vers les eaux superficielles pendant la période étudiée. Cependant, les effets à plus long terme restent à étudier. Les dépôts de l'étang ont joué un rôle important dans la mobilisation ou non des polluants qu'ils contiennent. En effet, ils sont le siège de la diagenèse qui englobe des procédés biologiques et/ou physico-chimiques qui tendent à minéraliser le dépôt. Nous avons mis en évidence l'activité ammonifiante et dénitrifiante du dépôt. Nous avons également constaté la dégradation de la matière organique de ce dépôt entraînant le relargage de carbone organique et de phosphore. Le dépôt a également joué le rôle de puits de micropolluants : à court terme, nous avons effectivement constaté une accumulation des ces polluants à la surface du dépôt. Grâce à l'observation de la qualité des eaux de la nappe située à proximité de l'étang du Rouillard au moyen des piézomètres, nous avons pu noter que la qualité de cette nappe était très peu modifiée. Des calculs de flux de polluants au cours des trois années de mise en dépôt ont permis, d'une part de vérifier nos hypothèses concernant les déplacements d'eau : les infiltrations ont lieu majoritairement depuis la nappe ou la Seine vers l'étang. D'autre part, nous avons pu confirmer les tendances déduites des observations de l'évolution des concentrations en polluants mesurées. Dans une perspective de gestion durable, ce travail a permis de proposer des alternatives de gestion des MD dans le bassin de la Seine et enfin, propose des travaux ultérieurs destinés à approfondir la connaissance des mécanismes observés sur le terrain par des recherches en réacteurs et/ou en site pilote expérimental