Thesis (Ph.D.)--Murdoch University, 2009. / Thesis submitted to the Faculty of Sustainability, Environmental and Life Sciences. Includes bibliographical references (leaves 173-192)

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Ce manuscrit s'intéresse au devenir de contaminants organiques dans le sol, et plus précisément celui des composés organo-halogénés volatils (COHV).Il propose des outils d'aide à la décision en utilisant la modélisation numérique appliquée à des problématiques environnementales portant sur le traitement de sites et sols pollués par des COHV. Il présente, à ma connaissance, la première modélisation numérique en 3D, grâce au simulateur TMVOC, d'une technique de dépollution physique, à savoir le pompage réussi au sein d'un aquifère d'un liquide en phase non-aqueuse plus dense que l'eau ou Dense Non-Aqueous Phase Liquid (DNAPL). Les très bons résultats de cette simulation permettent d’envisager l’optimisation d’un système de pompage asservi pour dépolluer un site contaminé aux COHV. Cette thèse s'intéresse aussi à une méthode de d'évaluation, à la fois qualitative et quantitative, de l'efficacité du pompage : un test de traçage utilisant des traceurs bisolubles à coefficients de partage variables (partitioning interwell tracer test – PITT). Ce PITT permet de connaître à la fois la répartition spatiale, au sein d’un aquifère, d’une bulle de DNAPL et aussi d’en évaluer sa saturation et donc son volume. Ce manuscrit met à disposition des outils élaborés et adaptés au traitement d'un DNAPL dans un aquifère. La combinaison des deux techniques présentées, à savoir la modélisation d'un pompage de DNAPL et un PITT, sont parfaitement reproductibles dans des environnements similaires et à l'échelle industrielle. Enfin, ces méthodes permettent de réduire considérablement les coûts de caractérisation (PITT) et d'exploitation par l'optimisation de systèmes de pompage / This manuscript deals with the fate of organic contaminants in soil, more precisely of volatile organo-chlorinated compounds (VOHC) and offers some decision making techniques and tools using numerical modelling applied to environmental issues about the treatment of soils contaminated by VOHC. It presents, to the best knowledge of the auhor, the first 3D numerical modelling, with the simulator TMVOC, of a physical treatment technique, namely the successful pumping within an aquifer, of a Dense Non-Aqueous Phase Liquid (DNAPL). The very good results of this simulation give the opportunity to design a controlled and automated pumping system to remediate a polluted site. This thesis also deols with a tracer test assessment method, both qualitative and quantitative, for the efficiency of this pumping : a partitioning interwell tracer test (PITT). The PITT allows us to determine the spatial repartion of the DNAPL and also to assess its saturation, hence its volume. This manuscript offers elaborated tools adapted to the remediation of a DNAPL in an aquifer. The combination of these two techniques, namely the DNAPL pumping and the PITT, are perfectly reproducible in similar environments up to an industrial scale. Finally, exploitation and characterisation costs for DNAPL remediation can be extremely reduced by numerical modelling and optimisation

Ce travail de thèse est axé sur le développement d'une technique de traitement chimique par déchloration réductrice de l'hexachlorobutadiène (HCBD) et de l'hexachloroéthane (HCA). La première partie a consisté en l'acquisition de données expérimentales de solubilité des deux composés (i) à différentes températures et (ii) en présence de surfactants. Les essais en température ont notamment permis de proposer, par le calcul des variations des grandeurs thermodynamiques de dissolution, une explication physique à la présence d'un minimum de solubilité entre 12 et 45 °C. La seconde partie, basée sur une étude préalable de sélection d'un réactif pour son efficacité, a consisté principalement en l'étude du mécanisme de déchloration réductrice par les microparticules de Pd/Fe en suspension dans l'acide polylactique, un polymère biodégradable. Différentes conditions expérimentales ont permis de démontrer que l'hydrogène atomique est le principal réducteur du système. Plusieurs lois cinétiques ont ensuite été utilisées pour la modélisation de la disparition de HCBD et HCA en études individuelles et en mélange. / This work focused on the reductive dechlorination of hexachlorobutadiene (HCBD) and hexachloroethane (HCA). The first part consisted of experimental measurement of solubility data for both compounds (i) at different temperatures and (ii) in the presence of surfactants. Thermodynamic parameters for dissolution have been calculated in order to propose a physical explacation of the minimum solubility observed between 12 and 45 °C. The second part, based on a preliminary selection of a reaction for its efficiency, aimed to investigate the mechanism of the reductive dechlorination of HCBD and HCA by Pd/Fe microparticles in suspension in polylactic acid. Different experimental conditions have shown that atomic hydrogen is the main reductant of the system. Different kinetic laws were then used for the modeling of the disappearance of HCBD and HCA, taken separately and in mixture.