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Jun 23, 2023

L'importance du temps et d'autres déterminants dans l'évaluation des rejets de métaux lourds lors de la gestion des déchets solides

Scientific Reports volume 13, Numéro d'article : 1651 (2023) Citer cet article 728 Accès aux détails des métriques L'un des paramètres affectant la lixiviabilité des métaux lourds issus des déchets est leur contact

Rapports scientifiques volume 13, Numéro d'article : 1651 (2023) Citer cet article

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L’un des paramètres affectant la lixiviation des métaux lourds issus des déchets est leur temps de contact avec le lixiviant. Dans cet article, le comportement de lixiviation de Zn, Cu, Pb et Ni a été évalué par rapport au rapport liquide/solide (L/S), qui reflète le temps après lequel un certain volume d'eau imprègne le matériau, par exemple dans terrils ou décharges. Une étude de lixiviation a été réalisée par différentes méthodes de lixiviation en utilisant trois matériaux d'essai, à savoir les scories de zinc dangereuses, les scories de cuivre en morceaux et les composites minéraux-organiques. Il a été constaté que la plus grande quantité de métaux lixiviés à long terme lors du test de disponibilité maximale, dans les conditions de lixiviation suivantes : L/S = 50 dm3/kg, pH réduit du lixiviant, fragmentation des matériaux jusqu'à une taille de particules < 0,125. mm. En comparant les résultats obtenus lors du test par lots et du test de percolation, aucune tendance stricte n'a été observée dans la libération d'un métal donné à partir de différents matériaux testés. L'analyse utilisant le test en cuve a montré que les processus contrôlant la lixiviation peuvent entraîner la libération des charges métalliques les plus élevées immédiatement après le contact entre le matériau et le lixiviant, mais peuvent également contribuer à la libération de métaux uniquement après un contact prolongé.

La question de la lixiviation des métaux lourds présents dans différents matériaux et produits est la clé de l’évaluation de l’impact environnemental. Les métaux lourds migrent à partir de produits fabriqués à partir de matières premières naturelles, de déchets et de déchets déposés dans l'environnement1,2,3.

Une préoccupation majeure lors de l'évaluation du rejet potentiel d'éléments provenant des déchets déposés dans les décharges est qu'avec le temps, des quantités inacceptables de contaminants peuvent être rejetées dans l'environnement4. Le temps est un facteur important affectant les concentrations de contaminants lessivés lors de l’évaluation de la vitesse à laquelle les processus de mise en décharge ont lieu. Ces processus peuvent limiter la libération d'éléments lorsque la réaction est lente (dissolution lente des minéraux) ou lors de la diffusion. Au fur et à mesure que les déchets sont stockés au fil du temps, des modifications de leurs propriétés et des conditions environnementales peuvent survenir en raison de la décomposition de la matière organique, des modifications de la perméabilité de la décharge, de la carbonatation des déchets alcalins ou de l'augmentation de la surface de lixiviation due à l'érosion5. .

Les tests de lixiviation en laboratoire peuvent inclure des tests/extractions sur un seul lot et des extractions/tests dynamiques multiples. Une caractéristique commune à tous les tests de lixiviabilité est la génération d'un éluat qui est ensuite utilisé pour évaluer les propriétés spécifiques du matériau ou pour simuler des scénarios de lixiviation dans l'environnement6. L'un des critères de division des méthodes de lixiviation est la durée de la lixiviation, nous pouvons donc distinguer les tests à long terme (par exemple le test en cuve7) et les tests à court terme (par exemple le test par lots8) et les tests à court terme pour prédire l'effet à long terme. terme lixiviation (test de disponibilité maximale9).

Le rapport entre la masse du solide et le volume du lixiviant affecte le taux de lessivage des métaux lourds des déchets10,11,12,13. Exprimer les résultats des tests de lixiviabilité en termes de quantité de métal lessivé (en mg/kg) est un moyen pratique. Il permet de comparer les résultats obtenus à partir de différentes méthodes d'essai, principalement par percolation14 et par lots8,15,16. Cependant, il convient de garder à l’esprit que le rapport L/S dans un test de lixiviation peut également être affecté par le pH ou d’autres paramètres contrôlant la lixiviation. De plus, différentes conditions de test telles que l'agitation de l'échantillon, la température, le type de lixiviation et le temps de contact peuvent varier, ce qui rend difficile la comparaison des résultats obtenus par diverses méthodes de test17.

La lixiviabilité des métaux lourds est généralement évaluée par des tests accélérés. Les essais de lixiviation de courte durée sont souvent des essais batch à faible rapport liquide/solide, soit L/S = 2 dm3/kg correspondant à une période de lixiviation environnementale (décharge, terril) de 100 ans18. Dans la plupart des cas, ces tests fournissent des évaluations préliminaires satisfaisantes du lessivage des contaminants. Des tests à court terme peuvent également être effectués à l’aide de tests sur colonne ou au lysimètre. Ces tests sont plus précis, mais sont menés sur des périodes plus longues (nécessitant des mois, voire des années) et ne sont donc pas pratiques pour une estimation de routine de la lixiviation à long terme jusqu'à ce que le rapport L/S atteigne le chiffre de plusieurs centaines4. L'analyse de lixiviation à long terme présentée par Astrup et al.4 montre la perspective de libération d'éléments, notamment de métaux lourds, jusqu'à ce que L/S = 5 000 dm3/kg soit atteint, ce qui correspond à environ 100 000 à 250 000 ans d'élimination des déchets.