Urban stormwater pond ageing assessment: is the impervious clay layer a barrier to micropollutants ?
Étude du vieillissement de mares de sédimentation des eaux pluviales : y a-t-il une migration en profondeur des micropolluants ?
Résumé
Sediments from three 8-year-old sedimentation ponds receiving strict stormwater are studied to: (i) characterize their physicochemical properties, (ii) assess the dynamics of micropollutant trapping over three years, and (iii) analyze the ability of the underlying clay layer to act as a barrier to micropollutant migration. To do so, a sediment sampling campaign in the ponds at different depths and locations was conducted in June 2020. One of the ponds was additionally surveyed from 2017 to 2020. The particle size distribution is globally homogeneous in each pond. 7 trace metals (TMs) out of 7 analyzed (Cd, Cr, Co, Cu, Ni, Pb, Zn) and 13 polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) out of 16 analyzed are detected in the sediments. The concentrations of TMs in the sediments (100 - 103 mg/kgDM) are in accordance with the literature: [Zn] >> [Pb] > [Cu] ~ [Cr] > [Ni] > [Co] > [Cd]. The order of magnitude of PAH concentrations is 10–1 mg/kgDM. In the underlying clay that isolates the ponds, only 3 PAHs are detected in low concentrations (10–2 mg/kgDM). The concentrations of TMs in the clay are close to the geological background with an average enrichment factor of 1.3 up to 3.4 (Zn). The TMs, which undergo conservative storage, are accumulated at the same time as the sediments. Yet their concentration remains relatively constant from 2017 to 2020 implying that there is a constant supply of sediment and TMs to the ponds. After 8 years of sediment accumulation, the storage capacity of the ponds had reduced from 25% to 100%. Dredging was carried out to restore the hydraulic storage function of the ponds at a total cost of 25 €·t–1·year–1.
Les sédiments de trois mares de sédimentation âgées de 8 ans recevant des eaux pluviales strictes sont étudiés pour : (i) caractériser leurs propriétés physico-chimiques, (ii) évaluer la dynamique de piégeage des micropolluants sur trois ans, et (iii) analyser la capacité de la couche d’argile sous-jacente à agir comme une barrière à la migration des micropolluants. Pour ce faire, une campagne de prélèvements de sédiments dans les mares à différentes profondeurs et à différentes localisations a été réalisée en juin 2020. L’une des mares a, de plus, été étudiée de 2017 à 2020. La distribution granulométrique est globalement homogène dans chaque mare. Sept éléments traces métalliques (ETM) sur sept analysés (Cd, Cr, Co, Cu, Ni, Pb, Zn) et 13 hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) sur 16 analysés sont détectés dans les sédiments. Les concentrations des ETM dans les sédiments (100 - 103 mg/kg de matière sèche (MS)) sont conformes à la littérature : [Zn] >> [Pb] > [Cu] ~ [Cr] > [Ni] > [Co] > [Cd]. L’ordre de grandeur des concentrations de HAP est de 10–1 mg/kgMS. Dans l’argile sous-jacente qui isole les mares, seuls trois HAP sont détectés à de faibles concentrations (10–2 mg/kgMS). Les concentrations des ETM dans l’argile sont proches du bruit de fond géologique avec un facteur d’enrichissement moyen allant de 1,3 à 3,4. Les ETM, qui subissent un stockage conservatif, sont accumulés en même temps que les sédiments. Pourtant leur concentration reste relativement constante de 2017 à 2020 sous-entendant qu’il y a un apport constant en sédiments et en ETM dans les mares. Après huit ans d’accumulation de sédiments, la capacité de stockage des mares a réduit de 7 % à 74 %. Le curage a été réalisé pour restaurer la fonction de stockage hydraulique des mares pour un coût total de 25 €·t–1·an–1.