Evolution géochimique du pétrole brut suite à l’accident d’oléoduc dans la nappe de la Crau
Le site atelier choisi pour cette thèse correspond au chantier de dépollution de la fuite d’hydrocarbures de l’oléoduc SPSE survenue le 07 août 2009 et ayant déversé 4700 m3 de pétrole brut conduisant à la destruction de plus 5 ha de la végétation pseudo-steppique de la plaine de Crau, écosystème protégé car unique au monde. La pollution concerne surtout la nappe phréatique impactée pour une durée estimée à plus de trente années. Le site est unique par différents aspects : sa visibilité au plan national et international due à la localisation dans une réserve nationale, sa taille qui fait de lui un des plus grands déversements de pétrole terrestre au niveau mondial, et l’enjeu qui encourt la nappe phréatique et les écosystèmes en lien. Entre 2009 et mars 2011, différents options de dépollution du site ont été évoqués et étudiés, mais la majorité de ces options se sont avérés inadaptés au site pour des raisons variés. Seule l’atténuation naturelle est actuellement poursuivie. En ce qui concerne la réhabilitation de la nappe de la Crau, la grande question actuelle concerne la capacité naturelle du site vis-à-vis de la biodégradation du pétrole. En effet, cette capacité d’atténuation de la pollution est-elle suffisante pour que la cible la plus proche, un puits d’eau dans une bergerie en aval du site, ne soit pas impactée ?
L’analyse Multi-élémentaire d’Isotope stable Spécifique au Composé (ME-CSIA) est une technique émergente et innovante pour suivre les polluants organiques dans l’environnement.1 Elle permet en cas de litige, d’identifier l’émetteur et de suivre l’avancement des réactions (de transformation ou volatilisation) des polluants. Le caractère multi-élémentaire est particulièrement innovant car il permet d’identifier les processus d’élimination polluant (par exemple transformation biotique contre volatilisation). La ME-CSIA se base sur un couplage entre la chromatographie en phase gazeuse avec la spectrométrie de masse isotopique.2 Ce couplage est disponible sur le marché depuis env. 20 ans pour analyser les rapports isotopiques des isotopes stables du carbone (13C/12C) et de l’hydrogène (2H/1H) présents dans des composés organiques volatiles et semi-volatiles. Le laboratoire Chimie Environnement dispose de ce type d’instrumentation depuis 2015 (Trace GC couplé à un spectromètre de masse Delta V Advantage équipé avec des collecteurs et carbone, Thermo Fisher Scientific). Ce système est actuellement utilisé pour suivre des transformations de polluants dans des nappes phréatiques, notamment sur des sites urbains à forte pollution, avec, par exemple, des solvants chlorés.
Les développements réalisés dans la thèse seront utilisés pour étudier les processus de biodégradation et d’altération abiotique du pétrole dans les expériences de laboratoire (microcosmes, colonnes) et sur le terrain. La ME-CSIA sera explicitement appliquée pour comprendre la contribution relative des processus (par ex. biodégradation, volatilisation, sorption) à la disparition des molécules cibles. Il est attendu que chaque processus fasse évoluer les rapports isotopiques sur une pente différente dans un diagramme 2H versus 13C. Une partie importante sera aussi consacrée à l’étude des processus abiotiques sur le pétrole et leur influence sur le changement isotopique. Notamment en ce qui concerne la désorption contrôlée par diffusion intra-particulaire.
Contact: Professeur Patrick Höhener; patrick.hohener@univ-amu.fr