Potential mobilization of inorganic contaminants in a french harbor sediment
Authors: Chatain Vincent , Delolme Cécile , Borschneck Daniel , Giroud Nicolas , Thévenin Laurent , Loustau-Cazalet Marie , Blanc Denise 
Published: June 2015

As part of a French national research program called “SEDiGEST” concerning the management and the environmental risk assessment of contaminated marine harborsediments, the research presented in this paper focuses on the determination of theleachability of inorganic contaminants.In this objective, a methodology was developed and applied to investigate the mobility of inorganic contaminants as a function of physicochemical conditions. This methodology is based on the use of leaching tests in conjunction with mineralogical and textural analysis. Muddy sediment with important Organic Matter (OM) content (ca. 12 wt %) has been selected and collected from a French harbor. This sediment contained also ca. 109000 mg.kg-1 calcium (Ca), ca. 32 170 mg.kg-1 iron (Fe), ca.19 660 mg.kg-1 sulfur (S), ca. 2 120 mg.kg-1 zinc (Zn), ca. 1 730 mg.kg-1 copper (Cu), ca. 860 mg.kg-1 lead (Pb) and ca. 150 mg.kg-1 arsenic (As). In addition, this sediment had a natural pH and ORP (Oxidation Reduction Potential) of ca. 8.2 and ca. + 350 mV vs. Normal Hydrogen Electrode (NHE).Main results shown in this study indicate that the release of target contaminants (As, Cu, Pb and Zn) during a contact with deionized water is very limited (ca. <-0.1 wt %) by the very low solubility of solids, like sulfides or carbonated phases, and by the stability of their bearing solid phases (i.e., OM and/or sulfides) at natural slightly basic conditions. However, the natural pH of this matrix can vary with the loose of the buffering capacity and an increased mobilization is observed over the long term under specific leaching conditions (i.e., pH < 6, or chelation effect, etc.) which can arise in a given scenario for the management of marine sediments.

Dans le cadre d’un PRogramme de recherche sur les ECOtechnologies et le Développement Durable (PRECODD) financé par l’Agence Nationale de la Recherche (ANR) et intitulé “SEDiGEST” (GESTion durable des SEDiments de dragages des ports), les travaux présentés dans ce papier concernent plus particulièrement l’évaluation physico-chimique de la mobilisation potentielle des polluants inorganiques présents dans une matrice sédimentaire.Dans cet objectif, une méthodologie, basée sur l’utilisation de tests de lixiviation et complétée par des analyses minéralogiques et texturales, a été développée et appliquée sur un sédiment fin sablo-argileux riche en matière organique (environ 12 %) dragué dans un port français. L’analyse minérale multi-élémentaire a tout d’abord montré que ce sédiment présentait des teneurs importantes, principalement en calcium (109 000 mg.kg-1), fer (32 170 mg.kg-1), et soufre (19 660 mg.kg-1); ainsi qu’en zinc (2 120 mg.kg--1), cuivre (1 730 mg.kg-1), plomb (860 mg.kg-1).Les principaux résultats obtenus permettent ainsi de répondre qualitativement à la question du risque de mobilisation des polluants cibles minéraux (As, Cu, Pb et Zn) présents dans cette matrice. Ce risque de mobilisation lors d’un contact à l’eau est très faible (moins de 0,1 % du contenu total), du fait d’une part, du pH neutre à légèrement basique de la solution de sédiment dans ces conditions dites « naturelles », et du fait d’autre part de la stabilité de l’immobilisation de ces polluants sur les constituants des sédiments tels que la matière organique, les carbonates et/ou les sulfures. Un risque de mobilisation à plus ou moins long terme existe cependant dans des conditions de lixiviation particulières (pH < 6, présence d’un chélatant, etc.), pouvant notamment survenir dans le cadre d’un scénario de gestion de sédiments marins.