BRGM.

ETABLISSEMENT PUBLIC DE LA METROPOLE LORRAINE (EPML)

Ancien site industriel d ' H O M E C O U R T (54)

Compte rendu d'analyses

C . C H A U S S I D O N

Novembre 1991 R 33834 L O R 4S 91

LISTE DES FIGURES ET ANNEXES

Figure 1 - Plan de situation au 1/25.000.

Annexe 1 - Liste des éléments analysés par ICP a) sur les sols, b) sur les eaux.

Annexe 2 - Résultats d'analyse chimique a) sur les sols, b) sur les eaux.

Annexe 3 - Extrait normes du Québec.

SOMMAIRE

Page

1 - OBJET D E L'ETUDE 1

1.1. Mission du B R G M 1

1.2. Moyens mis en oeuvre 1

2-RESULTATS 2

2.1. Prélèvements des échantillons 2

2.2. Résultats d'analyse 2

3 - COMMENTAIRES 3

3.1. Identification des échantillons 3

3.2. Application des normes du Québec 4

4-CONCLUSION 4

BRGM

Adfou'ach

ë n erST7\

FIGURE: l

PLAN DE SITUATION

( extrait de la carte IGN n°3312 Est de Briey)

ECHELLE: 1/25.000

1

1 - OBJET DE L'ETUDE

1.1. Mission du B R G M

Dans le cadre du projet d'aménagement et de valorisation du site de l'ancienne usine

sidérurgique d ' H O M E C O U R T (54), R E T A B L I S S E M E N T P U B L I C D E L A M E T R O P O L E

L O R R A I N E ( E P M L ) a chargé le B R G M - L O R R A I N E d'identifier des matériaux

blanchâtres situés sur les flancs du crassier, et de l'eau résiduaire brune stagnant dans les

anciens bassins de décantation.

1.2. Moyens mis en oeuvre

U n e analyse chimique multi-élémentaire par spectrométrie d'émission ICP a été

effectuée sur les échantillons de sol et d'eau.

Les éléments chimiques analysés sont reportés en annexe 1.

D e plus, sur les sols, nous avons déterminés la teneur en cyanures totaux et en

phénols, éléments susceptibles d'être rencontrés dans un site d'ancienne cokerie.

Sur les eaux, nous avons déterminé :

- le p H ,

- les cyanures totaux et l'indice phénols,

- les hydrocarbures totaux,

- le Pb et l'As,

- les P C B : d'après d'anciens sidérurgistes rencontrés sur le site lors du prélèvement,

le crassier aurait abrité il y a quelques années des gitans qui récupéraient d'anciens

transformateurs électriques, les démontaient et revendaient certaines pièces,

- les H P A , caractéristiques d'une activité de cokerie.

Toutes les analyses ont été effectuées au B R G M - O R L E A N S sauf le C N et le phénol

sur les sols qui ont été confiés à "la Pathologie Végétale" de Nancy.

2 - R E S U L T A T S

2.1. Prélèvement d'échantillons

Les échantillons de sol et d'eau ont été prélevés le 13 août 1991 et transférés au

laboratoire le 14 août 1991.

2

U n échantillon d'eau supplémentaire a été prélevé le 20 août 1991 (5 x 1,5 1) et

transféré à Orléans. L e volume prélevé initialement (1,5 1) ne suffisait pas pour effectuer les

différentes analyses.

Les premiers résultats et, notamment, la teneur en hydrocarbures totaux étant faibles

et le seuil de détectabilité des P C B et des H P A étant très bas, de l'ordre de 10 ng/1, le

Département Analyse du B R G M nous a demandé de lui transmettre un échantillon d'eau

conservée dans des bouteilles en verre avec un bouchon Tefloné afin de pouvoir garantir

l'exactitude des résultats.

E n effet, l'expérience montre que les plastiques des bouteilles d'eau minérale

généralement utilisées pour les prélèvements classiques ont facilement tendance à absorber les

H P A et/ou les P C B ou les relarguer lorsqu'elles en ont déjà contenu, m ê m e en très très faible

quantité, d'où des résultats d'analyse approchés.

Des bouteilles spéciales en verre nous ont été transmises par le laboratoire d'analyse

début octobre et les analyses ont débuté le 16 octobre 1991.

2 .2 . Résultats d'analyse

Les résultats d'analyse sont reportés dans les tableaux de l'annexe 2 .

L'échantillon solide est constitué essentiellement de C a O , SÍO2 et contient un peu

d'Oxydes de Fer et d'Aluminium. Par contre, il est pauvre en Magnésium et Potassium.

Les valeurs des autres éléments, notamment métaux lourds, cyanures et phénols,

restent faibles.

L'échantillon d'eau est basique (pH environ 13,3) et fortement minéralisé.

Il contient essentiellement du sodium, du potassium, des chlorures, des sulfates, de la

silice, et en quantité moindre des fluorures, du Manganèse, de l'Aluminium.

La teneur en hydrocarbures totaux est légèrement élevée et ne semble pas directement

liée à la présence de P C B ou de H P A dont les teneurs s'expriment en nanogrammes, soit

10-9 g/i.

E n revanche, les teneurs en métaux lourds sont très faibles, voire nulles pour le

C a d m i u m , le Cuivre, le Zinc, le C h r o m e , le Cobalt, l'Argent, le Lithium.

Etant donné le p H élevé de l'eau, ces métaux, s'ils existent, sont précipités sous

forme d'hydroxydes et sont insolubles.

3

Il en est de m ê m e pour les phénols, les nitrates, les nitrites et les cyanures.

L a teneur en Arsenic est très élevée (27 mg/1 ) .

Etant donné la forte coloration brune de l'eau, la concentration en N H 4 n'a pas pu

être déterminée.

3 - COMMENTAIRES

3 .1 . Identification des échantillons

Les échantillons analysés sont caractéristiques des dépôts de la sidérurgie.

L'échantillon solide, blanchâtre, est un silicate de chaux résultant de la circulation de

l'eau au travers du crassier.

E n effet, le crassier est essentiellement (90 % environ) constitué par du laitier et des

scories qui contiennent de la chaux libre en grande quantité. Cette chaux contribue, par

l'augmentation du p H qu'elle induit, à précipiter les oxydes métalliques (Fe, N a , Ti).

Les eaux de percolation sont rapidement oxydées à l'air et donnent des précipités de

carbonate.

Les scories résultant du traitement de l'acier sont responsables de la présence de

différents éléments chimiques souvent fixés par la chaux introduite dans les fours. E n fonction

de leur composition, on distingue :

- les scories de désulfuration résultant du traitement de la fonte par du N a 2 C o 3 au

début du processus de fabrication de l'acier. Il y a oxydation du Soufre sous forme de

sulfate de soude. L'excès de carbonate produit du Na2<3 qui, avec l'eau, donne de la

soude après mise en dépôt. Ces scories sont responsables en grande partie du p H très

basique des eaux de lixiviation, et des teneurs élevées en C O 3 , N a , S O 4 ;

- les scories phosphoreuses qui peuvent contenir jusqu'à 25 % de phosphores. D ' o ù

les teneurs élevées en P 0 4 dans les eaux.

L'échantillon d'eau est caractéristique d'une eau ayant percolé au travers d'un

crassier.

4

3.2 . Application des normes du Québec

U n extrait des normes du Québec est reporté en annexe 3.

L a comparaison des résultats d'analyse avec les valeurs B ou C de la norme du

Québec montre que, pour le solide, aucune valeur déterminée ne dépasse le seuil C .

Il en est de m ê m e pour l'eau, sauf pour l'As pour lequel la concentration mesurée est

300 fois plus élevée que le seuil C .

Cette présence d 'As est en liaison avec la composition naturelle du minerai de fer

lorrain utilisé dans la fabrication de l'acier.

4 - CONCLUSION

Les échantillons analysés (sol + eau) bien que fortement minéralisés en Calcium,

Sodium, Fer... ne présentent pas d'éléments à très haute toxicité, sauf l'eau dans laquelle la

teneur en Arsenic est très élevée.

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Compte rendu d'analyses

A N N E X E 1 : liste des éléments analysés au cours de l'ICP - sur les sols, - sur les eaux

Novembre 1991 R 33834 L O R 4S 91

LE(S) ELEMENT(S) SUIVANT(S) ONT ETE ANALYSE(S) DANS LE LABO : ANAL.EAUX SI02 : Silice A L 2 X : Alumine F E 2 X : Fer C A O : Calcium

M G O : Magnésium K 2 0 : Potassium M N O : Manganèse TI02 : Titane

P205 : Phosphate Li : Lithium B E : Beryllium B : Bore

V : Vanadium C R : Chrome C O : Cobalt N I : Nickel

C U : Cuivre Z N : Zinc A S : Arsenic S R : Strontium

Y : Yttrium N B : Niobium M O : Molybdène A G : Argent

C D : Cadmium S N : Etain S B : Antimoine B A : Barym

L A : Lanthane C E : Cerium W : Tungstène P B : Plomb

BI : Bismuth Z R : Zirconium

M E T H O D E A N A L Y T I Q U E (Mode opératoire A O O 1 6 4 / A N A 0 3 1 M O ) :

Mise en solution par frittage en milieu N A 2 0 2 , reprise par H C L .

Dosage par spectrométrie d'émission par plasma à couplage inductif.

RESULTATS : Sauf remarque particulière, les concentrations sont exprimées en valeur pondérale sur produit

grillé à 450°C.

Toute valeur supérieure à la limite de dosabilité peut entraîner une interférence non contrôlée sur

l'un quelconque des autres éléments.

Une valeur négative doit être considérée c o m m e inférieure ou égale à la limite.

Une valeur égale à la limite supérieure de dosabilité doit être considérée c o m m e supérieure ou

égale à la limite.

Les éléments majeurs sont donnés avec une précision de 5 % relative en milieu de g a m m e et les

éléments traces avec 10 % dans les mêmes conditions.

LE(S) Ca: K: HC03: S04: N03: F: P04: FE: MN: ZN: B: NI: SR: LI: PH: AS: PHEN

ELEMENT(S) SUIVANT(S) ONT ETE ANALYSE(S) DANS LE LABO : ANAL.EAUX Calcium Mg: Magnesium Na: Sodium Potassium Bicarbonate Sulfate Nitrate Fluor Phosphate Fer Manganèse Zinc Bore Nickel Strontium Lithium PH Arsenic

: Ind.Phénol

C03: Carbonate

NH4 : Ammonium

SIO2: Silice

CD: Cadmium

CR: Chrome

AG : Argent

CL: Chlorure

N02: Nitrite

AL: Alumine (TCP)

CU: Cuivre

CO: Cobalt

BA: Baryum

CNT: Cyanures totauxPB: Plomb

H.T.:Hydrocarbu.Tot

CONDITIONNEMENT PLASTIQUE : RESERVE APPORTEE AU RESULTAT H.T. ECHANTILLON COLORE :GENE POUR LA DETERMINATION COLORIMETRIQUE D U NH4 , PH = 13.3 : PRESENCE D'IONS (OH-).

METHODES ANALYTIQUES: ICP (AQ. . . . /ANA. . .MO) :dosage de certains élémentsmajeurs et traces. Absorption atomique au four (AQ0127 /ANA019MO) :dosage éléments infratraces. Absorption atomique en flamme:dosage d'éléments en forte concentration. Chromatographie ionique ( A Q . . . . / A N A . . . M O ) : d o s a g e d'anions. Autres:colorimétrie,potentiométrie,volumétrie,conductimétrie,infra-rouge. RESULTATS: Les limites de détection sont fonction de la méthode et du coefficient de dilution utilisés. U n e valeur négative doit être considérée c o m m e inférieure à la limite(BINF). U n e valeur égale à la limite supérieure de dosabilité doit être considérée c o m m e supérieure ou égale à la limite. Les éléments majeurs sont donnés avec une précision de 5% relative ,les éléments traces avec 10%, pour les valeurs en milieu de g a m m e .

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Compte rendu d'analyses

A N N E X E 2 : Résultats d'analyses - sur les sols, - sur les eaux

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Homécourt - Analyse eau élément

Ca Mg Na K HC03 C03 Cl S04 N03 NH4 N02 F P04 SI02

Al Fe Mn Cd Cu Zn B Cr Co Ni Sr Ag Ba Li

Ph CN totaux Pb As indice phénols Hydroc totaux

PCB HPA: Fluoranthène

Benzo(b)fluoranthène Benzo(k)fluoranthène Benzo(a)pyrène

Benzo(ghi)pérylène Endénod ,2,3-Cd)pyrène

unité

mg/l mg/l

mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l

mg/l mg/l mg/l mg/l

Hfl/I Hfl/I mg/l

HP/1 mg/l mg/l

mg/l mq/l mg/l

UQ/I

Hfl/I mg/l

mg/l

UQ/I mg/l mg/l

UQ/I

ng/l

ng/l

ng/l

ng/l ng/l ng/l nq/l

limite .de détection borne inf.

1.0 1.0 1.0 1.0 6.0 6.0 1.0 1.0 1.0 0.1 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0

50.0 50.0 0.2

50.0 0.2 0.2 0.2 0.2 0.1

50.0 50.0

1.0

0.1 0.0

10.0

0.1 0.3

100.0

10 10 10

• 10

50 50

borne sup.

10 000.0 10 000.0

90 000.0 10 000.0 10 000.0 80 000.0 10 000 .0

90 000.0 10 000.0 10 000.0 10 000.0 10 000.0

10 000.0 20 000.0 10 000.0 10 000.0 10 000.0 10 000.0 10 000.0 10 000.0 10 000.0 10 000.0

10 000.0 10 000.0 10 000.0 10 000.0

10 000.0 10 000.0

14.0 10 000.0 10 .000.0

10 .000.0 10000.0

10.000.0

Référence échantillon Homécourt

10.3 »0

85 200.0 1 300.0

-0 51 000.0

520.0 51 300.0

= 0 -

«0 19.0

1 402.0 11 500.0

13.6 7.5

410.0 »0 = 0 »0

37.8 »0 = 0

0.3 2.7

»0 70.0

= 0

13.3 = 0

10.0 29.0

= 0 130.0

160.0

43.0

158.0 259.0

<10 <50 <50

Homécourt•- analyse sol

Elément

Si02

AI2x

Fe2x

CaO MgO K20.

wto T¡02

P205

Li Be B V Cr Co Ni Cu Zn As Sr Y Nb Mo Ag Cd Sn Sb Ba La Ce W Pb Bi Zr

C N totaux

Indice phénols

Unité

%

%

%

%

%

%

%

%

ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm ppm

ppm ppm

Limite de détection

borne inf.

1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 5.0 0.0 0.0

100.0

10.0

2.0 10.0

10.0

10.0

5.0 10.0

5.0 5.0

20.0

5.0 20.0

20.0

5.0 0.2 2.0

10.0

10.0

10.0

20.0

10.0

10.0

10.0

10.0

20.0

borne sup.

100.0

100.0

100.0

100.0

50.0

20.0

20.0

35.0

80 000.0

40 000.0

3 500.0

18 000.0

40 000.0

13 000.0

25000.0

18 000.0

8 000.0

20 000.0

50 000.0

10 000.0

5.000.0

15 000.0

7 500.0

300.0

5 000.0

20 000.0

25 000.0

3.500.0

15 000.0

5,500.0

15-000.0

6.000.0

10.000.0

13.000.0

Echantillon

Homécourt

14.1

4.1 5.5

20.3

«0 = 0

0.3 0.2

2 771.0

28.0

= 0

47.0

293.0

103.0

10.0

33.0

15.0

172.0

39.0

180.0

= 0

= 0

5.0 = 0

3.0 = 0

= 0

119.0

= 0

36.0

= 0

= 0

«0 56.0

25.8

0.3

ETABLISSEMENT PUBLIC DE LA METROPOLE LORRAINE (EPML)

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Compte rendu d'analyses

A N N E X E 3 : Extrait normes du Québec

Novembre 1991 R 33834 L O R 4 S 91

Normes Québec

Elément

As Ba Cd Cr Co Cu Pb Hg Mo Ni Se Sn Ag Zn

NH4 Br dissout

Br libre

C N libre

CN totaux

F dissout

F libre

P04 N03 N02 S total

H2S

indice phénols

pesticides

Sol ppm (mg/kg matière sèche

A 10

200 2

75 15 50 50

0 2

50 1 5 2

100

20 1 5

200

500

0 0

B 30

500 5

250 50

100 200

2 10

100 3

50 20

500

50 10 50

400

1,000

1 2

C 50

2,000

20 800 300 500 600

10 40

500 10

300 40

1,500

300 100 500

2,000

2,000

10 20

Eau PPb (ug/l) A

5 50 1

15 10 25 10

0 5

10 1

10 5

50

200 100

40 40

300

50 10 20

10

1 0

B 50

1,000

5 40 50

500 50 1

20 250

10 30 50

5,000

500 500

200 200

1,500

100 10,000

1,000

50

2 100

C 100

2,000

20 500 200

1,000

100 1

100 1,000

50 150 200

10,000

1,500

2,000

400 400

4,000

700

500

5 200