Modélisation d'une pollution aux DEHP (phtalates) dans le lac Pavin

Résumé du document

Le but de cette modélisation était d'étudier l'impact de certains facteurs (naturels ou non) sur un milieu aquatique. Le polluant en question est ici la DEHP de la famille des phtalates (provenant de matière plastique / PVC) et le milieu est le lac Pavin dans le massif central.
La modélisation à été réalisée à l'aide du logiciel Aquasim.
Dans un premier temps, sont présentées les informations générales sur le polluant et le milieu naturel.
Puis vient ensuite la modélisation avec tous les paramètres qui entrent en jeu (définition des paramètres, quantifications, apports naturels de polluants relevés dans la littérature).
La simulation étudie le devenir la DEHP en fonction de plusieurs paramètres de désintégration (la photolyse, l'hydrolyse et l'absorption par les algues).
Une simulation d'un accident (d'origine humaine par exemple) à même été envisagée.
Les simulations sont illustrées des graphiques afin d'améliorer la compréhension.

Extraits

[...] Le polluant étudié est la DEHP, de la famille des phtalates. Présentation du polluant GÉNÉRALITÉS : Le polluant : La DEPH (di-ethylhexylphtalates ) C'est un phtalate obtenu par la réaction entre un alcool et un acide phtalique Production : 130 tonnes par an en Europe de l'Ouest Utilisation : rentre dans la composition de matières plastiques et d'élastomères (malléabilité) Dispersion lors de sa fabrication, son transport, son utilisation ou dégradation de produits finis Il est présent dans : l'eau, sol et l'air Diffusion par le lessivage des sols et solubilisation dans la pluie L'origine naturelle est négligeable Présentation du lac GÉNÉRALITÉS: Le Lac Pavin Caractéristiques : Age du système: 6000 ans Lieux: Massif Central Type d'eau: eau douce Altitude: environ 1200 m Diamètre de surface: environ 800 m Surface 44 Ha Activités: touristique et piscicole Présentation du système Modélisation Unités du système : Mol,, an Variables : C = concentration ( stat variable ) F = luminosité Khydro1 = cst de vie min pour l'hydrolyse fct du temps Khydro2= cst de vie max pour l'hydrolyse fct du temps K1 = 1.38 = cst de vie min pour la photolyse K2 = 0.0577 = cst de vie max pour la photolyse Kaccident1 = liste de coefficients multiplicatifs de C fct du temps Kaccident2 = liste de coefficients multiplicatifs de C fct du temps Kbio = liste de coefficients multiplicatifs de C en fonction de la profondeur Kaccident = liste de coefficients multiplicatifs de C fct du temps Apports du polluant Les sources et les quantités : Par pluie : Surface imput : = 2.6 10-14 M Par le ruissellement : «Point imput = M Par les infiltrations Point imput : = M Par la source : concentration négligeable NB: Les quantités sont estimées arbitrairement à partir des fourchettes de concentrations recueillies dans la littérature. [...]

[...] État initial du polluant dans le lac Simulation sans processus de dégradation Concentration corrélée avec la structure du lac Augmentation de la concentration en DEHP qui tend vers une valeur limite. Dégradation de notre polluant La DEHP a différentes sources de dégradation. [...]

[...] NOTE : Les valeurs des temps de demi-vie du polluant pour l'hydrolyse et la photolyse sont les valeurs minimales trouvées dans la littérature. [...]

[...] Projet de Modélisation de Systèmes Aquatiques Plan de la présentation I ) Introduction II ) Présentation de notre polluant III ) Présentation du lac IV ) Présentation du système V ) Modélisation VI ) Critique de notre modèle VII ) Conclusion Introduction But : Étude de la dispersion d'un contaminant organique dans un écosystème lacustre Le milieux simulé : le lac Pavin. Simulation avec le logiciel AQUASIM. [...]

[...] Pour notre modèle nous avons simulé : - la photolyse - l'hydrolyse - l'absorption par les algues (bioaccumulation + sédimentation) La photolyse Les paramètres : Formule : V = f * Avec f = l'intensité de la lumière en fonction de z K = constante de demi-vie = ln2/t1/2 = concentration du polluant dans le milieu V = cinétique de photodégradation Simulation de la valeur de f Deux simulations avec des temps de demi-vie de : 0.2 & 12 ans Détermination de l'intensité de lumière f Dans la colonne d'eau, les UV pénètrent jusqu'à 40 m On explicite la constante de demi-vie par l'équation : f = ae-Kz + b On détermine a et b avec fmax(0m) et fmin(40m) respectivement égaux à 1 et 0 : a = 1 b = 4.25 *10-18 L'équation de l'intensité lumineuse est donc : f = e-Kz Photolyse L'hydrolyse Les paramètres : Formule : V = Avec K = constante de demie-vie = concentration du polluant dans le milieu V = cinétique d'hydrolyse Deux simulations avec deux temps de demie-vie : 32 & 2000 ans L'hydrolyse L'absorption par les algues et sédimentation Absorption : Absorption du polluant par les algues : V = KBio * C Le phénomène de sédimentation : Dans notre modèle on a moins de 3 ( valeur de la solubilité dans l'eau ) donc toute la DEHP est sous forme dissoute. Minéralisation des algues dans les sédiments On lie la concentration en polluant dans les algues à la sédimentation Sédimentation intervient dans particules variables avec un densité de 1.05 et un vitesse de sédimentation de 10 cm/j Modélisation du transport de polluant par les algues Système complet Simulation du système avec l'ensemble des processus étudiés. [...]