Etude des transferts sol/nappe/atmosphère/bâtiments ; Application aux sols pollués par des Composés Organiques Volatils

A bibliography review led to detail the mechanisms of exchange between phases and transport of volatile organic compounds in the vadose zone, to put in equations their transfer, to set experimental devices and to define relevant tests.The pollutant in question is trichloroethylene, the porous media is a medium sand and the experiments were implemented in column.Once, an analytical method was available to quantify aqueous, gaseous and sorbe TCE, predominant transfers mechanisms were quantified separately especially with diffusion experiments through a sand at three different water contents (dry, residual saturation and saturated). Then, these mechanisms have been coupled in a TCE transfer experiment in sand with a hydrostatic water content profile. Each type of test was dimensioned, if it's possible duplicated and interpreted with the multiphasic software Comsol whose flow equation was changed to consider the gravity driven convection.By strictly controlling external factors and boundary conditions, it was possible to carry out transfer experiments reproducible and interpretable with a volatile and reactive compound in a very permeable porous medium. A good reproducibility of experimental results by simulation was achieved with minor changes in basic parameters: report permeability on viscosity, tortuosity (Millington, 1959) and aerodynamics conductivity curve setting parameter (Thomson et al., 1997). This work has resulted in a fine understanding of gas transfers in the vadose zone, especially in the capillarity fringe.Une synthèse bibliographique a permis de faire un bilan sur les mécanismes d'échanges entre phases et de transport d'un composé organo-volatil présent en zone non saturée, de mettre en équations son transfert et de définir les dispositifs expérimentaux d'étude ainsi que les essais pertinents.Le polluant considéré est le trichloréthylène, le milieu poreux est un sable moyen et les expériences ont été réalisées en colonne.Après la mise au point d'une méthode d'analyse du TCE aqueux, gazeux et sorbé, les mécanismes prédominants des transferts ont été quantifiés isolement essentiellement par le biais d'essais de diffusion en sable sec, à saturation résiduelle en eau et saturé. Puis, ces mécanismes ont été couplés au sein d'une expérience de transfert de TCE en sable avec un profil de teneur en eau réel (hydrostatique). Chaque type d'essai a été dimensionné, si possible dupliqué et interprété grâce au code multiphasique Comsol dont l'équation de l'écoulement a été modifiée afin de considérer la convection gravitaire.En contrôlant rigoureusement les facteurs externes influents ainsi que les conditions aux limites, il a été possible de réaliser des expériences reproductibles et interprétables de transfert de TCE, un composé volatil et réactif en milieu poreux très perméable. Une bonne reproductibilité des résultats expérimentaux par la simulation a été obtenue moyennant de légères modifications des paramètres de base : rapport perméabilité sur viscosité, tortuosité(Millington, 1959) et paramètre de calage de la courbe de conductivité aéraulique (Thomson et al., 1997). Ce travail a permis une compréhension fine des transferts gazeux en ZNS, en particulier en frange capillaire