Origine et impact des pollutions liées aux activités minières sur l'environnement et la santé, cas de Oruro (Bolivie)

This work deals with current problematic issues of environment-health interactions. This thesis describes the origin of mining and smelting polymetallic pollution (Ag, Au, Cd, Cu, Pb, Sb, Sn, Zn) and its impact on environment and health in the mining city of Oruro, Bolivia. Samples of tap water, the hydrographic network, soils, dusts, aerosols (PM2,5 et PM10) and bioindicators of atmospheric contamination (Tillandsias capillaris) were geochemically (ICP-MS) and mineralogically (DRX, SEM) characterized. All the compartments of the urban area studied ("water ", "soil" and "atmosphere") were contaminated by trace elements, especially near smelters and mines (reaching 16000 µg/g Pb in dust and 200 ng/m3 As in PM10 close to the smelting area). Statistical studies and spatial interpolations helped in the identification of atmospheric contamination sources and their scope. Soil and dust studies also indicated other more local sources, such as old ore stockage areas. Granulometric separation of dusts showed that trace elements were more highly concentrated in fine fractions, but not necessarily in the clay (< 2µm), which is generally considered to be the most contaminated fraction. Oral bioaccessibility of dust fractions (UBM method), is higher overall in the smelting area than in the mining one. Bioaccessibility greatly varies depending on the granulometric fraction or elements considered (up to 90% for As and less than 5% for Sn and Sb). Exposure to trace elements in children depending on their place of residence was calculated considering dust and aerosol inhalation and ingestion. Taking into account granulometry and bioaccessibility can considerably change the absorbed dose calculated. Estimated exposure and trace element content in children's hair previously measured prove to be correlated. In this study, Pb showed a particular behaviour, with soil Pb concentrations were very high when compared to weak aerosol concentrations. Child exposure is thus greatly linked to type and location of the child's activities, which can explain the variability observed in a previous epidemiological studyCe travail s'inscrit dans les grandes problématiques actuelles traitant des interactions environnement-santé en contexte minier. L'objectif est de décrire l'origine et l'impact sur l'environnement et la santé des pollutions liées aux activités d'extraction et de fonte polymétalliques (Ag, Au, Cd, Cu, Pb, Sb, Sn, Zn) dans la ville minière d'Oruro, en Bolivie. Des échantillons d'eaux de consommation et de surface, de sols, de poussières de sol, d'aérosols (PM2,5 et PM10) et de bioaccumulateurs de la contamination atmosphérique (Tillandsias capillaris) ont été caractérisés géochimiquement (ICP-MS) et minéralogiquement (DRX, MEB). L'ensemble des compartiments " eaux ", " sols " et " atmosphère " de la zone urbaine est contaminé en Eléments Trace Métalliques (ETM), notamment à proximité des mines et des fonderies (atteignant 16000 µ/g de Pb dans les sols ou 200 ng/m3 d'As dans les PM10 prés de la fonderie). Les différentes sources de contamination atmosphérique (érosion des terrils miniers, émissions des fonderies, transport de minerais) et leurs zones d'influence sont identifiées à l'aide d'études statistiques et d'interpolations spatiales. L'étude des sols et des poussières indique d'autres sources de contamination plus locales, comme une ancienne zone de stockage de minerais. Les séparations granulométriques des poussières montrent que les ETM sont globalement plus concentrés dans les fractions fines, mais pas nécessairement dans la fraction argileuse (< 2µm), généralement considérée comme étant la fraction la plus contaminée. La bioaccessibilité des poussières, mesurée par la méthode UBM, est globalement plus faible prés de la mine que de la fonderie, et varie en fonction de la fraction granulométrique et de l'élément considéré (jusqu'à 90% pour As et inférieure à 5% pour Sb et Sn). Le bilan d'exposition aux ETM des enfants selon leur quartier d'habitation (" centre ville ", " mine " et " fonderie ") est réalisé en prenant en compte l'ingestion et l'inhalation des poussières de sol et des aérosols. La prise en compte de la granulométrie et de la bioaccessibilité par fraction influe fortement sur les calculs de doses absorbées par l'organisme. Les doses absorbées calculées et les concentrations précédemment mesurées dans les cheveux des enfants sont corrélées. Dans cette étude, le Pb présente un comportement particulier : il présente des tenenurs très hautes dans les sols mais très faibles dans l'atmosphère. L'exposition est donc particulièrement liée au type et au lieu d'activité du sujet considéré et expliquerait la variabilité observée dans une étude épidémiologique antérieure