Le but de ce mémoire est d'optimiser les résultats du mémoire de M. Daniel Robert et d'établir les paramètres selon lesquels une séparation colloïdale aidée d'un surfactant pouvait être réalisée sur un type de sédiments très fins et contaminés. Également, il est important de mesurer les composantes d'un système et d'évaluer la qualité du fractionnement selon les changements apportés aux paramètres du système brut initial. Ce fractionnement est évalué par la diffraction-x et le microscope électronique à balayage (MEB). En référence avec la valeur du Zèta de l'échantillon brut, il est possible d'orienter notre choix de surfactant. Toutefois, des essais de viscosité permettent de confirmer un choix de surfactant efficace. Ces essais en laboratoire ont permis de sélectionner le Saratan, un surfactant anionique, parmi tous les surfactants évalués. Celui-ci est utilisé à faible concentration et à faible dose pour engendrer une séparation partielle de l'échantillon. Toutefois, afin d'obtenir une séparation colloïdale optimale, il est possible de prouver qu'il est essentiel d'avoir une dispersion efficace des grains. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Séparation colloïdale, métaux lourds, contamination

Les sédiments représentent un puits d'accumulation dans lequel les teneurs en métaux peuvent atteindre des niveaux suffisamment élevés pour affecter les récepteurs humains et environnementaux (Saulnier et Gagnon, 2006). Les opérations de dragage génèrent des déblais dont le contenu en métaux disponibles et potentiellement mobilisables implique la gestion terrestre sécurisée. Le projet de loi 72 stipule qu'une fois excavés, les sédiments doivent être gérés selon la Politique de protection des sols et de réhabilitation des terrains contaminés. La présente recherche s'appuie sur les résultats de la caractérisation environnementale des sédiments provenant de travaux de dragage d'entretien de la rivière Richelieu, à la hauteur du port industriel de Sorel-Tracy. En 2004, les instances gouvernementales se positionnent sur la mise en dépôt définitif de 52 000 mètres cubes de sédiment contaminés en Cr, Cu, Pb, Ni et Zn. Dans la règlementation en vigueur, le niveau de contamination est évalué en considérant que les métaux sont uniquement adsorbés à la surface des particules et par conséquent, mobilisables. Le principe de précaution préconise des modes de gestion qui pourraient tendre à diminuer le potentiel de valorisation. La présente démarche de recherche vise à démontrer la viabilité économique et la soutenabilité environnementale d'un mode sécurisé de gestion intégrées des sédiments par une approche minéralogique complémentaire et spécifique. Des caractérisations physicochimiques et minéralogiques portées sur vingt échantillons de sédiments provenant des secteurs industrialisés de la voie maritime du Saint-Laurent attestent que les facteurs externes d'une matrice sédimentaire influent sur la disponibilité des métaux et que la spéciation sur la fraction silto organique tend à favoriser la fixation irréversible. Les résultats du mémoire reposent en grande partie sur l'identification des stades minéralogiques en transformation à l'aide de la diffractométrie des rayons X. Le comportement de la fraction minéralogique identifiée face aux stimuli géochimiques externes et internes est étudié à l'aide des résultats des lixiviations portées sur la fraction silto organique des sédiments. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Minéralogie, Phyllosilicate, Silto organique, Métaux, Fixation, Valorisation, Dragage.

L'objectif principal de cette étude est d'évaluer la possibilité d'établir un couvert végétal sur des sédiments contaminés aux métaux lourds et aux hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), dragués du port de Montréal (Qc) et de la rivière St-Charles (Qc). Ce même travail retient pour optique l'évaluation de l'effet de l'ajout de mycorhizes sur le développement de la biomasse aérienne des plantes, ainsi que sur l'accumulation de métaux lourds notamment le cuivre (Cu) et le zinc (Zn) dans un mélange de plantes cultivées sur les sédiments dragués. Le dernier objectif est d'évaluer la teneur des HAP dans les sédiments de la rivière St-Charles après trois ans d'exposition à l'air libre et mis en végétation. En général, les résultats montrent qu'un couvert végétal peu dense s'est établi sur la majorité des parcelles de sédiments St-Charles à partir de la deuxième année après l'ensemencement. Les biomasses aériennes des plantes inoculées avec Glomus intraradices excèdent considérablement celles des plantes sans mycorhizes. En 2008, les rendements en matière sèche de la biomasse aérienne étaient corrélés positivement avec les prélèvements aériens du Zn (r = 0,8543, P < 0,01) et le taux de colonisation des racines (r = 0,8121, P < 0,01) dans les parcelles des plantes inoculées. À la troisième année de végétation, Les rendements en matière sèche de la biomasse aérienne ont nettement augmenté. D'une manière générale, les plantes cultivées sur les sédiments du port de Montréal se sont mieux établies durant deux saisons de végétation (mai -octobre 2008 et mai -octobre 2009) que celles cultivées sur les sédiments de la rivière St-Charles durant trois saisons de croissance (mai -octobre 2007, mai -octobre 2008 et mai -octobre 2009). Finalement, la mise en végétation a permis, comparativement aux sédiments sans végétation, une réduction significative de la teneur en HAP totaux des sédiments. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Phytorestauration, Sédiments contaminés, Végétation, Métaux lourds, HAP, Mycorhizes.

Cette étude cible les questions relatives aux systèmes aqueux de fines particules près ou sous le micron qui sont importantes et nombreuses en environnement avec les résidus anthropiques et en particulier avec les matériaux anthropogéniques des sédiments de rivières et des lacs. Le but principal visé était de démontrer l'importance d'utiliser un surfactant comme agent pour améliorer la séparation colloïdale en milieu aqueux. Dans cette technique les surfactants altèrent la charge de surface des particules qui vont dicter le comportement et la destination des phases respectives du système par les floculations ou suspensions. À cause de leur masse extrêmement petite, l'effet de gravité est atténué et joue un rôle plus voilé avec le temps. Pour des études de caractérisation de tels systèmes, en environnement, où les difficultés tiennent à la présence des fines sous microniques et aux mélanges polyphasés, ces systèmes répondent mal à l'application des méthodes conventionnelles habituellement utilisées de séparation comme la séparation magnétique en milieu sec ou humide, la séparation électroacoustique et la séparation par liqueurs denses. Les paramètres fondamentaux du potentiel zêta déterminent l'état et les conditions pour une suspension ou pour une floculation. La mobilité des particules solides peut être mesurée par une technique acoustique ESA qui permet de calculer les valeurs du potentiel zêta. Cette détermination implique l'intégration des mesures de la distribution granulométrique, du poids spécifique et les considérations des paramètres chimiques du système soit le pH, la température et la conductivité. Nos résultats indiquent, comme l'hypothèse originale le supposait, que les minéraux naturels ont la même polarité de surface et des intensités de charges comparables aux composés anthropiques pour une composition chimique et structure atomique similaire. Les résultats confirment également que pour un système polyphasé, le signe de polarité et l'intensité du zêta initial sont la résultante de la sommation des valeurs de zêta des phases constituantes. L'équation suivante se vérifie: ζ (zeta) mV pour la system = Σζа X Cа + ζb X Cb +....... Plusieurs systèmes artificiels ont été étudiés et les données initiales du système mesuré servent de guides pour trouver les conditions qui permettront d'induire la floculation et le fractionnement en systèmes moins polyphasés et plus simples facilitant ainsi une caractérisation. Les essais et la détermination des paramètres influençant la séparation colloïdale par un surfactant ont été mises au point initialement sur un sédiment de lac comprenant des particules de sulfures de 2 à 3 µm. La présence de grains de sulfures dans le sédiment original n'avait pas été détectée par diffraction de rayons X mais suite au fractionnement et a une concentration résultant plus élevée dans les couches fractionnées, des sulfures pouvaient être identifier. Cette technique a d'ailleurs été utilisée pour caractériser le fractionnement en couches dans lesquelles on retrouve une forte variation dans la concentration des phases constituantes incluant les sulfures. Le fractionnement résultant est de qualité suffisante pour que cette technique soit considérée dans une remédiation environnementale, en particulier pour les résidus miniers où le potentiel de d'acidité excède la capacité de neutralisation engendrant une problématique de drainage minier acide (DMA). Initialement le projet a étudié et caractérisé des mélanges simples de suspension de minéraux suivis d'un ajout progressif des phases du système. pour éventuellement simuler un système naturel contaminé. Une comparaison des similitudes et des différences des systèmes artificiels et naturels sert de base aux conclusions. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Potentiel zêta, Minéraux naturels, Surfactant, Sulfures, Décontamination, Double couche électrique, Séparation colloïdale.