Sediment

Et sediment er en samling partikler suspendert i vann , atmosfæren eller isen og som til slutt legger seg under påvirkning av tyngdekraften , ofte i påfølgende lag eller lag . Et sediment er preget av dets natur (fysisk-kjemiske sammensetning), dets opprinnelse, dets granulometri, arten det inneholder og dets mulige toksisitet ... Konsolidering av sedimentene er opprinnelsen til dannelsen av steinete sedimentære lag .

Den sedimente betyr settet av prosesser som fører til dannelse av bunnfall. Den dannes ved lav temperatur på jordens overflate, enten ved avsetning av erosjonsprodukter (for eksempel sand, leire), eller ved utfelling (for eksempel evaporitter ), eller ved akkumulering i bunnen av havene med rusk. Mineraler fra døde dyr eller planter (f.eks. kritt , kiselgur ) eller ved andre kalde prosesser.

Innsatser

Som et berggrunn / vann ekoton, at sedimentene utgjør et habitat kolonisert av spesifikke arter (Burrowers) som spiller en viktig rolle (rensing, lufting, gjæring, Bioturbasjon ). Denne økotonen fungerer som en karbonvask . Når det er fint og rikt på organisk materiale, bruker det oksygen og blir anoksisk .
Det kan likevel luftes av ormer eller gravende dyr.

Sedimentet, som tidligere noen ganger ble brukt som gjødsel eller endring (den siltbare Nilen ...) inneholder noen ganger patogene arter (vanligvis anaerobe), og i dag er forurensningene mer eller mindre giftige og vedvarende, ingen eller lite eller sakte biologisk nedbrytbare etter behov, muligens radioaktivt eller mutagent eller genotoksisk . Det bidrar likevel også til kvaliteten på grunnvannet ved å spille en buffer- eller " filter " -rolle "takket være at en del av de forurensende elementene i elvene forblir fast i sedimentene" (en del av dem kan imidlertid skylles bort mot havet eller andre deler av vannskillet under store flom).

Spørsmål écoépidémiologiques og miljøhelse som skyldes forurensning av dyrelivet som lever i sedimentet eller resuspensjonen av forurenset sediment, inkludert forurensninger av eiendeler i svært lave doser som hormonforstyrrende stoffer . Disse forurensningene kompliserer håndteringen av noen sedimenter kan akkumulere forurensninger fysiske, organiske eller organometalliske mer eller mindre nedbrytbare, ikke nedbrytbare giftige metaller og radionuklider kunstige og / eller naturlige, selv i fjellvannene som samler luftbårne forurensninger og deponeres via snø, regn og tørr avleiringer. . Siden begynnelsen av den industrielle perioden har forsuring av meteorittvann og av visse innsjøer og elver også modifisert sammensetningen av sedimentene [fra fjellvann, noe som øker innholdet i visse elementer som mangan (Mn), sink (Zn), bly (Pb) og kalium (K), og ved å redusere magnesiuminnholdet (Mg).

Sedimentering i havner har vært et problem siden deres eksistens. Med forverring av erosjon av pløyd og dyrket eller desertified og salinized jord , sedimenter rot elven og elvemunninger eller maritime porter. Ledelsen deres koster mer og mer for havnemyndigheter og kanalforvaltere , samt for samfunn som grenser til vannveier. En av utfordringene for dem er å forbedre ledelsen gjennom verdsettelseskanaler.

Typer sedimentering

Det skilles mellom marin sedimentering (kyst eller kyst, oceanic, bathyal, dyphavssletten, etc.), lagune sedimentering (i områder adskilt fra havet ved en kyststripe), kontinental sedimentering (vind, fluviale, delta, innsjø, konsentrert, etc.).

Opprinnelse og typer sediment

Fysiske partikler, levende vesener og deres utskiller seg permanent i ferskvann, brakkvann og saltvann, eller legger seg i isbreer . De kan mobiliseres på nytt og transporteres andre steder.
Eolisk sedimentering øker med tørking og ørkendannelse. Sedimentene som transporteres av vinden er mineraler som skyldes erosjon av jord og bergarter, vulkaner, sjøsprøyt, branner.
Perioder med flom av elver og bekker forårsaker en større mengde sediment, fordi strømningene, sterkere, har større erosjonskraft og større transportenergi. Den påfølgende nedgangen i vannstanden skaper ofte store områder med ny jord på flomslettene.
Forsvinning eller regresjon av naturlig isstopp , bever og demningene deres kan endre erosive parametere for et vannskille og nedstrøms sedimentering, det samme kan kanaliseringen av en elv eller en elv, eller konstruksjonen av kunstige dammer som fanger store mengder sediment og noen ganger forurensende stoffer i reservoarene sine.
Erosjon av jord ødelagt av jordbruk og utvasking av urbane jordarter er en økende kilde til sediment i kanalene. For eksempel, i North Network / Pas de Calais, anslår VNF i 2007 at erosjon av vannskille var ansvarlig for tilførsel av 143 000 tonn sediment per år (med en hastighet på 100 mg · L -1 i byavrenning , 0,18 t / ha for jordbruksavrenning, hvor sedimentinngangene er null eller ubetydelige i skogkledde områder eller gressletter , som tvert imot fanger opp en stor del av partiklene i vannsuspensjonen som dukker opp igjen fuktig nedstrøms i kildene. kostbare renset og lagret i tipp steder . i denne regionen alene, og bare for kanalene, har VNF identifisert (2007-tall) 5346 vannverk. direkte utslipp. i henhold til DRIRE , ikke de industrielle i denne regionen etterfulgt av DRIRE tømmes ut i vassdrag ca. 4300 t / år. Volumet av sedimenter som VNF forventer å måtte utvinne mellom 2007 og 2027 er omtrent 8,5 millioner m3, og kommer til 80% av nettet mesterlige (store og største kanaler).
De sanddyner og løss er resultatet av aeolian sedimenttransport.
De morener og kassene er sediment avsetninger ha blitt transportert av is. Tyngdekraften faller sammen skaper også sedimenter som skråninger og ras samt karstologiske elementer .
De innsjøer , delta , sjøer og hav akkumuler sedimenter under lange perioder (Transgresjon). Materialet kan være terrifent (fra land) eller marine (med opprinnelse marine). De avsatte sedimentene er kilden til sedimentære bergarter som kan inneholde fossiler fra innbyggerne i dette volumet vann når de er dekket av lag av sediment. Deres kjerne gjør det mulig å kjenne utviklingen i klimaet .

Sedimenttransport

Vassdrag

Når en væske som vann strømmer, kan den bli ladet med suspenderte partikler . I et rolig miljø er den vertikale sedimentasjonshastigheten den maksimale hastigheten, eller grensen, for fallet av en partikkel. Det er gitt av Stokes lov :

w=(ρs-ρf)gr24.5μ{\ displaystyle w = {\ frac {(\ rho _ {p} - \ rho _ {f}) gr ^ {2}} {4.5 \ mu}}} ${\ displaystyle w = {\ frac {(\ rho _ {p} - \ rho _ {f}) gr ^ {2}} {4.5 \ mu}}}$

hvor w er den vertikale grensehastigheten for sedimentering , ρ er tettheten (indeksene p og f indikerer henholdsvis partikkel og væske ), g er akselerasjonen på grunn av tyngdekraften, r er partikkelens radius og μ er viskositetsvæskedynamikken.

Hvis strømningshastigheten er større enn avsetningshastigheten, fortsetter aggregatet nedstrøms. Ettersom det alltid er forskjellige diametre i strømmen, blir de større avsatt ( settling ) mens de kan fortsette å synke ned av mekanismer som salting (partikkelveggkollisjoner, ved å rulle eller skyve, hvis spor ofte er bevart i solid bergarter) og kan brukes til å estimere strømens hastighet.

I bekker med brattere skråninger kan grovere sedimenter transporteres. I fjellet kan diameteren på de største transporterte bergpartiklene nå flere titalls centimeter. Når denne sedimenttransporten oppstår under en flom, er det en skyvehendelse.

Forurensede sedimenter

Nedstrøms bebodde, dyrkede og / eller industrialiserte områder er sedimenter av elver, kanaler, vannstasjoner, elvemunninger og kystlinjer, samt noen innsjøer ofte sterkt forurenset . Det forurensning kan være gammel (fra middelalderen eller gamle metall gruver, for eksempel) og / eller nylig. Noen ganger snakker vi om "bestandforurensning", som kan (re) bli " strømningsforurensning " i en flomperiode, eller etter en slynging av vassdraget eller etter arbeid som direkte eller indirekte bidrar (modifisering av strømmer) til resuspensjonen.

Sedimenter kan også ha blitt direkte forurenset av bevisst eller ufrivillig utslipp av avfall, og spesielt i Østersjøen og på den franske kysten eller i visse innsjøer ved frivillig dumping av ammunisjon, eksplosiver og diverse avfall . Langs kanalene kan avleiringer av avløpsslam noen ganger utgjøre utslippspunkter for forurensning.

De veiledende verdiene har blitt etablert for å muliggjøre en mer sikker håndtering av forurensede sedimenter.

Elvesenger

Enhver partikkel som er større enn 0,7 mm i diameter, vil danne synlige, skulpturelle topografiske komponenter i strømmediet.

Primære depotmiljøer

De viktigste depotmiljøene er:

Kyst og grunt hav

Det andre hovedmiljøet der sediment kan suspenderes i en væske er i havene og havene. Det kan komme fra bekker som før. Midt i havet er levende organismer primært ansvarlige for akkumulering av sediment, ettersom skjellene deres synker til havbunnen etter at de dør og fossilerer der . De danner lag av kalkstein og, gjennom anaerob gjæring , metanhydrater . Begravd i millioner av år, blir disse organiske sedimentene gradvis omdannet til fossile brensler som naturgass eller olje , avhengig av begravelsesvarigheten og miljøet til de organiske lagene.

Havbunnsformer

Formen på havbunnen er påvirket av tidevannet .

Motstrømmer

Fallet av partikler i en væske forårsaker motstrømmer i motsetning til nedstigningen. Disse tilbakeslagene har den effekten at de reduserer nedstigningen av partiklene som ligger over, og bremser sedimenteringen.

For å demonstrere dette fenomenet kan det enkelt utføres et rør sedimenteringseksperiment (se Boykott-effekten ).

I Frankrike

Cirka 6.000.000 m 3 sediment (inkludert ca 1.600.000 m 3 som kommer fra statskanaler, vannstasjoner eller statlige elver) blir ekstrahert, hovedsakelig direkte i 525 000 km vannveier . Vann (inkludert litt over 7000 kilometer statsland) under sin rutine vedlikehold. Disse sedimentene er nesten alltid forurenset.

Havnesediment, blant de mest forurensede, overvåkes av et dedikert nettverk. Disse dataene er lagt inn i Quadrige-databasen siden 2009 og siden 2014 under ledelse av Cerema teknisk direktorat for vann, sjø og elver .

Grenelle de la mer og sedimenter

Operasjonskomiteen (ComOp) "mudrer sedimenter" av Grenelle de la mer , i sin rapport levert ijuni 2010, bemerker at loven kan begrense nedsenking av svært giftige sedimenter , men ikke forby det helt "siden nedsenking av sedimenter som overstiger terskelnivåene, er mulig hvis det er den minst straffende løsningen for" miljøet " (prinsippet i London-konvensjonen).

Han konkluderte med at hvis mudring ikke i seg selv førte til forurensning av sedimentene, induserer det likevel "en remobilisering av partikler som er forurenset av strømmer som kommer fra vannskillet". Det er derfor nødvendig "å handle oppstrøms for å unngå forurensende strømmer ved kilden ved å anvende" forurenser betaler " -prinsippet på alle aktiviteter som bidrar til forurensning av sedimenter, og å oppmuntre til god praksis innen mudring og rengjøring." Nedsenking " .

Industriell forskningsstol i sedimenter

Skuespiller i nasjonale prosjekter for utvinning av mudrede sedimenter i aktiviteten til offentlige veianlegg, ingeniørskolen Mines Douai opprettet iapril 2014en industristol for utvinning av sediment, i samarbeid med industrielle aktører, havner og ingeniørkontorer. Målet med denne stolen, kalt ECOSED for sirkulær ECOnomy of SEDiments, er å skape en vitenskapelig, teknologisk og partnerskapsdynamikk rundt forvaltningen av havne- og elvesedimenter med sikte på å gjenvinne dem i vegteknologi eller i betongprodukter.

Merknader og referanser

Guillou N., Chapalain G., Leprêtre A. (2010) Romlig interpolasjon av partikkelstørrelsesfordelingen av bunnsedimenter . CETMEF red.
Edwards, RW & HLJ Rolley (1965), Oksygenforbruk av elveslam . J. Ecol. 53: 1–19
Grimalt JO, van Drooge BL, Ribes A, Vilanova RM, Fernandez P, Appleby P (2004), Vedvarende organiske klorforbindelser i jord og sedimenter i europeiske høyfjellsjøer DOI: 10.1016 / j.chemosphere.2003.09.047 Chemosphere; 54; pp1549-1561 ( abstrakt )
Chen G, White PA. De mutagene farene ved akvatiske sedimenter: en gjennomgang ; Mutat Res. 2004 nov; 567 (2-3): 151-225 ( sammendrag )
Bernard Ferry, (1992) En del av de naturlige og provoserte transformasjonene i krittduken i Nord-Frankrike , Diplom for grundige studier av sivilingeniør. USTL, 92 september, 11 sider, PDF
Garcia-Reyero N, Pia B; Grimalt JO; Fernandez P; Skrifter R; Polvillo O; Martrat B (2005) Endokrine forstyrrelsesaktivitet i sedimenter fra europeiske fjellvann ; Miljøvitenskap og teknologi; 39; s 1427-1435 DOI: 10.1021 / es0400685
Grimalt JO, Vvan Drooge BL, RibesA, Fernandez P, Appleby P (2004) Polysyklisk aromatisk hydrokarbonsammensetning i jord og sedimenter i høysjøer 10.1016 / j.envpol.2004.02.024; Miljøforurensning; 131; s. 13-24
Jean-Baptiste Mercadiers Bélesta (1788) https://books.google.fr/books?id=zhriB2TsldgC&printsec=frontcover&hl=fr&source=gbs_ge_summary_r&cad=0#v=onepage&q&f=falseRecherches on ensablemens seaports] . (Google eBok)
Gjenbruk av sedimenter, NE ABRIAK (Ecole des Mines de Douai) - Teknisk dag for den franske komiteen for jordmekanikk og geoteknikk om verdsettelse av fattige jordarter, 03/12/2008, ( les online )
Alain Foucault og Jean-François Raoult, Dictionary of Geology , Dunod ,2014( les online ) , s. 316.
Regional hovedplan for deponeringsanlegg, Nord Pas-de-Calais, VNF, 2008, side 16
Regional hovedplan for deponeringsanlegg, Nord Pas-de-Calais, VNF, 2008, side 17
Regional hovedplan for deponeringsanlegg, Nord Pas-de-Calais, VNF, 2008, side 19
Clozel B., Leloup og Ph. Freyssinet (2003) "Veiledende verdier er involvert i forvaltningen av sedimenter og metodikk for å utvikle disse verdiene", bibliografisk sammendraget, Paris
Metodisk veiledning Fjerning av sediment , - Detaljert vurdering av risikoen forbundet med sedimenthåndtering og rengjøringsoperasjoner; menneskelig helse ; vannressurser - EDR SEDIMENTS, finansiert av: - Artois-Picardie Water Agency, - Nord Pas de Calais Regional Environment Directorate (DIREN) - Nord Pas de Calais Regional Environment Council Det ble produsert av den operative arbeidsgruppen til Forurensede sedimenter Tema for forurensede steder og jord Kompetansepolen, PDF, 148 sider. Se innledning s. 9 /148
Vann og sediment overvåkingsnettverket i havnene (Repom)
" Grenelle de la mer - Rapport fra Dredging Sediments Operational Committee " [PDF] , på www.ladocumentationfrancaise.fr ,juni 2010(åpnet 25. mars 2018 )
ComOp " sedimenter "
Endelig rapport av ComOp n o 11 i den Grenelle de la mer "Mudring sedimenter"
Videopresentasjon av ECOSED-stolen , Mines Douai-videokanal
Mines Douai oppretter en industriell forskningsstol om sedimenter ( nettsted http://www2.mines-douai.fr , 2/04/2014)
Douai gruveskole setter opp en industristol for å gjenopprette sedimenter, Voix du Nord, artikkel datert 3/04/2014
Mines Douai oppretter en industriell forskningsstol om Capcampus- sedimenter , artikkel fra 04.04.2014

Se også

Relaterte artikler

sedimentær bergart
Hyporheos
Sea snø , pseudofeces
Colluvium
Flokkulering
Kerogen
Sporelement av metall
Rengjøring
Mudring
Sedimateriale
ECOPORT
Jorderosjon
Bioturbasjon
Grumhet
Varve
Rhythmitis
CETMEF ( Senter for maritime og elvetekniske studier )

Veiledning til god praksis, anbefalinger

Metodisk veiledning Fjerning av sediment , - Detaljert risikovurdering (EDR) relatert til sedimenthåndtering og rengjøringsoperasjoner; menneskelig helse ; vannressurser - EDR SEDIMENTS. Denne guiden ble utarbeidet og finansiert av: - Artois-Picardie Water Agency, - Nord Pas de Calais Regional Environment Department (DIREN) - Nord Pas de Calais Regional Environment Council. Den ble produsert av Operational Working Group of the Polluted Sedimentstema for forurensede steder og jord Kompetansepolen, PDF, 148 sider.
Tekniske guider om verdsettelse av mudring / rengjøring av sedimenter i veiteknikker, landskapsarbeid og i betong, utviklet innenfor rammen av Sédimatériaux-tilnærmingen.De metodiske veiledningene til Sédimatériaux-tilnærmingen knyttet til verdsettelse av mudring / rensing av sedimenter i vegteknikker, landskapsarbeid og betong er tilgjengelig på SEDILAB-området. [ les online ] .

Bibliografi

(en) Piet Lens, “ Jord- og sedimentering: mekanismer, teknologier og applikasjoner ”, Integrert miljøteknologiserie, Ed: IWA Publishing, 2005 ( ISBN 1843391007 ) , 9781843391005, 523 s.
(fr) Franck Agostini, Inerting and valorisation of marine mudged sediments , Doctoral thesis in civil engineering, École centrale de Lille, 2006.
(fr) Claude Alzieu (koordinator), 2003, Bioevaluering av miljøkvaliteten til havnesedimenter og dumpingområder, Éditions Ifremer, 248 s.
(fr) Glémarec M (2003) Biotiske indekser i et sedimentært miljø. I bioevaluering av miljøkvaliteten til havnesedimenter og nedsenkningsområder, Éditions Ifremer, Claude Alzieu (koordinator), 2003, 31-50.
(fr) Roland Boutin (2000) Mudring og utslipp til sjøs: silt-produkter, Presses of the National School of Bridges and Roads, 307 s.
(en) OSPAR, OSPAR Retningslinjer for forvaltning av utmudret materiale, ministermøte i OSPAR-kommisjonen; ( S. 68 ) ( Last ned )
(en) GESAMP (1982) Rapporter og studier nr. 16: Vitenskapelige kriterier for valg av avfallshåndteringssteder til sjøs.
(fr) Geffard O (2001) Potensiell toksisitet for forurensede marine og estuariske sedimenter: kjemisk og biologisk evaluering, biotilgjengelighet av sedimentære forurensninger (PhD-avhandling i økotoksikologi, University of Bordeaux 1).
(en) International Association of Mudging Companies (IADC) / Central Dredging Association (CEDA), 1997. Miljøaspekter ved mudring, Veiledning 2a: Konvensjoner, koder og forhold: Havdisponering.
(en) International Association of Mudging Companies (IADC) / Central Dredging Association (CEDA), 1997. Miljøaspekter ved mudring. Veiledning 3 (Undersøkelse, tolkning og innvirkning). ( ISBN 90-75254-08-3 ) .
(en) International Association of Mudging Companies (IADC) / Central Dredging Association (CEDA). Miljøaspekter ved mudring, Veiledning 4: Maskiner, metoder og avbøtende forhold.
(en) PIANC (1992) Gunstig bruk av utmudret materiale: En praktisk guide, rapport fra arbeidsgruppe nr. 19.
(en) PIANC, 1996. Håndtering og behandling av forurenset mudret materiale fra havner og indre vannveier, rapport fra arbeidsgruppe nr. 17 fra den faste tekniske komiteen 1 - supplement til PIANC-bulletin nr. 89.
(en) PIANC (1997) Dredged Material Management Guide. Spesiell rapport fra den faste miljøkommisjonen - supplement til bulletin nr. 96.
(en) PIANC (1998) Håndtering og behandling av forurenset mudret materiale fra havner og indre vannveier, vol. 2., rapport fra arbeidsgruppe nr. 17 fra den faste tekniske komiteen 1.
(en) PIANC, i prep. Håndtering av deponering av vann fra vann. Rapport fra arbeidsgruppe 1 i Permanent Environmental Commission. (publisering planlagt forSeptember 1998)
(no) ASTM (1994) Standardguide for innsamling, lagring, karakterisering og manipulering av sediment for toksikologisk testing. American Society for Testing and Material, Årlig standardbok. Flygning. 11.04, E1391-96.
(en) EPA / CE (1991) Evaluering av mudret materiale foreslått for bortskaffelse av hav: Testmanual EPA-503 / 8-91 / 001. US-EPA Water Office (WH-556F).
(en) EPA / CE, 1994. Evaluering av mudret materiale foreslått for utslipp i Waters i USA. Testmanual (utkast): Innlandstestmanual EPA - 823-B-94-002. (vil bli erstattet av "kystens vann" -manual).
(en) International Association of Mudging Companies (IADC) / Central Dredging Association (CEDA), 1997. Miljøaspekter ved mudring. Veiledning 3 (Undersøkelse, tolkning og innvirkning). ( ISBN 90-75254-08-3 ) .
(en) Gustavson K og Wangberg SA (1995) Toleranseinduksjon og suksess i mikroalgsamfunn utsatt for kobber og atrazin. Akvatisk toksikologi. 32: 283-302.
(en) HELCOM (1997) Utkast til håndbok for havovervåking i samarbeidsovervåking i det baltiske havmiljøet (COMBINE-programmet) av HELCOM. Del C - Program for overvåking av eutrofiering og dens effekter. Vedlegg C-4: Retningslinjer for prøvetaking og analyse av hydrografiske, kjemiske og biologiske variabler. Vedlegg C-8: Bløtbunns makrozoobentos.
( fr ) Murk et al. (1996) Kjemisk aktivert luciferase-genuttrykk (CALUX): en ny in vitro bioanalyse for Ah-reseptoraktive forbindelser i sedimenter og porevann. Fond. & Påført Tox. 33: 149-160. OSPAR (1997) (tilgjengelig fra OSPAR-sekretariatet)
(en) JAMP-retningslinjer for overvåking av forurensninger i sedimenter.
(no) Rees HL, Heip C, Vincx M & Parker MM (1991) Benthic communities: bruk i overvåking av punktutslipp. ICES-teknikker i marin miljøvitenskap nr. 16.

Rensing av sedimenter fra vassdrag

(en) Grégoire Schneider (INRA-ME & S), Rensing av sedimenter av elver ; Infra, Miljøpost.