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1 CGB - Couplages en Géomécanique et Biomécanique LMGC - Laboratoire de Mécanique et Génie Civil

Abstract : The objective of this work is to analyze and model the transport of a pollutant in the surface layer of unsaturated soil. We are particularly interested to hygroscopic soils where components of the liquid phase are strongly linked to the solid phase. Mass transfer occurring in the liquid phase and gas, taking into account the change of phase liquid-gas. Using an original apparatus, we analyze first the isothermal desorption of water, heptane, trichlorethylene TCE and the mixture water + TCE in two soils; one containing clay and organic matter, the other, from Burkina Faso BF, has lower proportions of these constituents. The phase change liquid-gas of TEC has been experimentally studied in the soil of Burkina with different experimental conditions in temperature and pressure. All the bibliographic and experimental works led us to propose a mathematical model. The validation of the model has focused on the transfer of water only by comparison with transfer experiments on soil columns. This model reflects particularly well the flow of water to the surface and changing profiles of water content in columns. This model is also well suited to describe the water transfer at the interface soil-atmosphere in arid zone. In a second part, we examine the transfer of TCE in the surface layer. Sensitivity studies were conducted on thick layer of soil, water content, the initial concentration of TCE, the Henry constant and the coefficient of phase change. This study highlights the importance of different parameters on the transfer of a volatile organic compound showing that it is necessary to conduct parallel investigations in the laboratory and in situ.

Résumé : l-objectif de ce travail est d-analyser et de modéliser le transport d-un polluant dans la couche superficielle non saturée du sol. On se limite aux sols hygroscopiques pour lesquels les constituants de la phase liquide eau+polluant sont fortement liés à la phase solide. Les transferts de matière s-opèrent en phase liquide et gazeuse avec prise en compte du changement de phase liquide-gaz. Grâce à un dispositif original, on analyse tout d-abord les isothermes de désorption de l-eau, de l-heptane, du trichloréthylène TCE et du mélange eau+TCE dans deux sols ; l-un contenant de l-argile et de la matière organique ; l-autre, en provenance du Burkina Faso BF présente des proportions moindres de ces constituants. Le changement de phase liquide-gaz du TCE a fait l-objet d-une étude expérimentale dans le cas du sol du BF avec différentes conditions expérimentales en température et pression. L-ensemble des travaux bibliographiques et expérimentaux ont conduit à la proposition d-un modèle mathématique. La validation du modèle a porté sur le transfert d-eau seule par comparaison avec des expériences de transfert sur des colonnes. Ce modèle traduit particulièrement bien le flux d-eau à la surface et l-évolution des profils de teneur en eau. Ce modèle peut être utilisé dans l-état actuel pour décrire les transferts d-eau à l-interface sol-atmosphère en zone aride. Dans une deuxième partie, on examine le transfert du TCE dans la couche superficielle. Des études de sensibilité ont été menées sur l-épaisseur de la couche, la teneur en eau, la concentration initiale du TCE, la constante de Henry et du coefficient de changement de phase. Cette étude met en évidence l-importance des différents paramètres sur les transferts d-un composé organique volatil et donc sur les priorités de mener parallèlement des expériences en laboratoire et in situ.

Mots-clés : Adsorption transport composé organique volatil sol hygroscopique pesticide aride changement de phase





Autor: Samuel Ouoba -

Fuente: https://hal.archives-ouvertes.fr/



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