Sedimento

Un sedimento es una colección de partículas suspendidas en el agua , la atmósfera o el hielo y que eventualmente se depositan bajo el efecto de la gravedad , a menudo en capas o estratos sucesivos. Un sedimento se caracteriza por su naturaleza (composición fisicoquímica), su origen, su granulometría, las especies que contiene y su posible toxicidad ... La consolidación de los sedimentos está en el origen de la formación de capas sedimentarias rocosas.

La sedimentación significa el conjunto de procesos que conducen a la formación de sedimentos. Se forma a baja temperatura en la superficie del globo, ya sea por deposición de productos de la erosión (por ejemplo, arena, arcilla) o por precipitación (por ejemplo, evaporitas ), o por acumulación en el fondo de los océanos de escombros. animales o plantas muertos (por ejemplo , tiza , tierra de diatomeas ) o por otros procesos en frío.

Apuestas

Como ecotono de lecho de roca / agua , los sedimentos constituyen un hábitat colonizado por especies específicas (excavadoras) que juegan un papel importante (purificación, aireación, fermentación, bioturbación ). Este ecotono actúa como sumidero de carbono . Cuando es fino y rico en materia orgánica, consume oxígeno y se vuelve anóxico .
No obstante, puede ser aireado por gusanos o animales excavadores.

El sedimento, anteriormente utilizado a veces como fertilizante o enmienda (el limo fértil del Nilo ...) a veces contiene especies patógenas (generalmente anaeróbicas), y hoy los contaminantes más o menos tóxicos y persistentes, nulos o poco o lentamente biodegradables según corresponda, posiblemente radiactivos. o mutagénico o genotóxico . Sin embargo, también contribuye a la calidad del agua en las aguas subterráneas al desempeñar el papel de un amortiguador o " filtro " "gracias al cual una parte de los elementos contaminantes de los ríos permanece fija en los sedimentos" (parte de los cuales, sin embargo, puede transportarse hacia el mar u otras partes de la cuenca durante las grandes inundaciones).

Temas écoépidémiologiques y de salud ambiental planteados por la contaminación de la vida silvestre que vive en el sedimento o la resuspensión de sedimentos contaminados, incluidos los contaminantes por activos en dosis muy bajas como los disruptores endocrinos . Estos contaminantes complican el manejo de algunos sedimentos pueden acumular contaminantes físicos, orgánicos u organometálicos más o menos degradables, metales tóxicos no degradables y radionucleidos artificiales y / o naturales, incluso en los lagos de montaña recogiendo contaminantes del aire y depositados a través de la nieve, la lluvia y los depósitos secos. . Desde el inicio del período industrial, la acidificación de las aguas meteoríticas y de ciertos lagos y ríos también ha modificado la composición de los sedimentos [de los lagos de montaña, aumentando el contenido de ciertos elementos como el manganeso (Mn), zinc (Zn), plomo (Pb) y potasio (K), y reduciendo su contenido de magnesio (Mg).

La sedimentación en los puertos ha sido un problema desde su existencia. Con el agravamiento de la erosión de suelos arados y cultivados o desertificados y salinizados , los sedimentos desordenan los ríos y los puertos estuarinos o marítimos. Su gestión está costando cada vez más a las autoridades portuarias y administradores de canales , así como a las comunidades aledañas a las vías fluviales. Uno de los retos para ellos es mejorar su gestión a través de canales de valoración.

Tipos de sedimentación

Se distingue entre sedimentación marina (costera o costera, oceánica, batial, abisal, etc.), sedimentación de lagunas (en áreas separadas del mar por una franja costera), sedimentación continental (eólica, fluvial, delta, lacustre, glacial, etc.).

Origen y tipos de sedimentos

Las partículas físicas, los seres vivos y sus excretas se sedimentan permanentemente en agua dulce, salobre y salada, o se depositan en los glaciares . Se pueden volver a movilizar y transportar a otro lugar.
La sedimentación eólica aumenta con la aridificación y la desertificación. Los sedimentos transportados por el viento son minerales resultantes de la erosión de suelos y rocas, volcanes, rocío marino, incendios.
Los periodos de crecida de ríos y arroyos provocan una mayor cantidad de sedimentos, porque los caudales, más fuertes, tienen una mayor fuerza erosiva y una mayor energía de transporte. La posterior caída de los niveles de agua a menudo crea grandes áreas de suelo nuevo en las llanuras aluviales.
La desaparición o regresión de los atascos de hielo natural , los castores y sus presas pueden modificar los parámetros erosivos de una cuenca y la sedimentación aguas abajo, como puede ser la canalización de un río o un río, o la construcción de presas artificiales que atrapan grandes cantidades de sedimentos y en ocasiones contaminantes en sus depósitos.
La erosión del suelo degradado por la agricultura y la lixiviación de suelos urbanos son una fuente creciente de sedimentos en los canales. Por ejemplo, en la Red Norte / Pas de Calais, VNF estimó en 2007 que la erosión de la cuenca fue responsable del suministro de 143,000 toneladas de sedimento por año (a una tasa de 100 mg · L -1 en escorrentía urbana , 0.18 t / ha para la escorrentía agrícola, siendo los aportes de sedimentos nulos o insignificantes en las zonas boscosas o de pastizales , que por el contrario capturan una gran parte de las partículas en suspensión del agua que reaparece límpidas aguas abajo en los manantiales. Estos sedimentos (a menudo contaminados) deben ser costoso limpiar y almacenar en volcado sitios . Sólo en esta región, y sólo para los canales, VNF ha identificado (cifras de 2007) 5.346 obras hidráulicas. las descargas directas. de acuerdo con la DRIRE , los industriales de esta región seguidos por la DRIRE descarga en cursos de agua sobre 4.300 t / año. El volumen de sedimentos que VNF espera tener que extraer entre 2007 y 2027 es de unos 8,5 millones de m3, llegando al 80% de la red. magistral (grandes y principales canales).
Las dunas y loess son el resultado del transporte de sedimentos eólicos.
Las morrenas y labradores son depósitos de sedimentos que han sido transportados por el hielo. Los colapsos por gravedad también crean sedimentos como pendientes y deslizamientos de tierra, así como elementos karstológicos .
Los lagos , deltas , mares y océanos acumulan sedimentos durante largos períodos (transgresión marina). El material puede ser terrígena (de la tierra) o marino (cuyo origen es marino). Los sedimentos depositados son la fuente de rocas sedimentarias que pueden contener fósiles de los habitantes de este volumen de agua una vez cubiertos por capas de sedimentos. Su extracción permite conocer la evolución del clima .

Transporte de sedimentos

Corriente de agua

Cuando fluye un fluido como el agua , puede cargarse con partículas en suspensión . En un ambiente tranquilo, la velocidad vertical de sedimentación es la velocidad máxima, o límite, de caída de una partícula. Está dado por la ley de Stokes :

w=(ρpag-ρF)gramor24.5μ{\ Displaystyle w = {\ frac {(\ rho _ {p} - \ rho _ {f}) gr ^ {2}} {4.5 \ mu}}} ${\ Displaystyle w = {\ frac {(\ rho _ {p} - \ rho _ {f}) gr ^ {2}} {4.5 \ mu}}}$

donde w es la velocidad límite vertical de sedimentación , ρ es la densidad (el índices p y f indican partículas y líquido , respectivamente ), g es la aceleración debida a la gravedad, r es el radio de la partícula y μ es la dinámica de fluidos de viscosidad.

Si la velocidad del flujo es mayor que la velocidad de deposición, el agregado continúa corriente abajo. Como siempre hay diferentes diámetros en el flujo, los más grandes se depositan ( decantan ) mientras se pueden seguir descendiendo por mecanismos como la saltación (colisiones de partículas-pared, por rodadura o deslizamiento, cuyas huellas a menudo se conservan en sólidos rocas) y se puede utilizar para estimar la velocidad de la corriente.

En arroyos con pendientes más pronunciadas, se pueden transportar sedimentos más gruesos. En las montañas, el diámetro de las partículas de roca transportadas más grandes puede alcanzar varias decenas de centímetros. Cuando este transporte de sedimentos ocurre durante una inundación, hay un evento de empuje.

Sedimentos contaminados

Aguas abajo de áreas habitadas, cultivadas y / o industrializadas, los sedimentos de ríos, canales, estaciones de agua, estuarios y costas, así como algunos lagos, a menudo están muy contaminados . La contaminación puede ser antigua (de minas de metal medievales o antiguas, por ejemplo) y / o reciente. A veces hablamos de “contaminación de stock”, que puede (re) convertirse en “ contaminación de flujo ” durante un período de inundación, o después de un meandro del curso de agua o después de trabajos que contribuyan directa o indirectamente (modificación de corrientes) a su resuspensión.

Los sedimentos también pueden haber sido contaminados directamente por la descarga deliberada o involuntaria de desechos, y en particular en el Mar Báltico y en la costa francesa o en ciertos lagos por el vertido voluntario de municiones, explosivos y diversos desechos . A lo largo de los canales, los depósitos de lodos de depuradora pueden constituir en ocasiones puntos de emisión de contaminantes.

Los valores de referencia se han establecido para permitir una gestión más segura de los sedimentos contaminados.

Lechos de los ríos

Cualquier partícula de aproximadamente más de 0,7 mm de diámetro formará componentes topográficos esculpidos visibles en el lecho del arroyo.

Entornos de custodia primaria

Los principales entornos de custodia son:

delta
terraza aluvial
abanico aluvial
meandros y rio en trenzas
lago del brazo muerto
levantamiento
cuenca sedimentaria

Costas y mares poco profundos

El segundo entorno principal donde los sedimentos pueden estar suspendidos en un fluido son los mares y océanos. Puede provenir de arroyos como antes. En el medio del océano, los organismos vivos son los principales responsables de la acumulación de sedimentos, ya que sus conchas se hunden hasta el fondo del océano después de que mueren y se fosilizan allí . Forman capas de piedra caliza y, a través de la fermentación anaeróbica , hidratos de metano . Enterrados durante millones de años, estos sedimentos orgánicos se transforman gradualmente en combustibles fósiles como el gas natural o el petróleo , según la duración del entierro y el entorno de las capas orgánicas.

Formas de los fondos marinos

La forma del fondo marino está influenciada por la marea .

Contraflujos

La caída de partículas en un líquido provoca contraflujos opuestos a su descenso. Estos reflujos tienen el efecto de ralentizar el descenso de las partículas ubicadas arriba y ralentizar la sedimentación.

Para demostrar este fenómeno, se puede realizar fácilmente un experimento de sedimentación en tubo (ver el efecto Boicot ).

En Francia

Aproximadamente 6.000.000 m 3 de sedimentos (de los cuales aproximadamente 1.600.000 m 3 provienen de canales estatales, estaciones de agua o ríos estatales) se extraen, principalmente directamente en los 525.000 km de vías fluviales . mantenimiento de rutina. Estos sedimentos casi siempre están contaminados.

Los sedimentos del puerto, entre los más contaminados, son monitoreados por una red dedicada. Estos datos se han introducido en la base de datos de Quadrige desde 2009 y desde 2014 bajo los auspicios del departamento técnico de agua, mar y ríos de Cerema .

Grenelle de la mer y sedimentos

El comité operativo (ComOp) "dragado de sedimentos" de la Grenelle de la mer , en su informe presentado enjunio de 2010, señala que la ley puede limitar la inmersión de sedimentos muy tóxicos , pero no prohibirla por completo "ya que las inmersiones de sedimentos que superen los niveles de umbral siguen siendo posibles si es la solución menos penalizante para el 'medio ambiente' (principio del Convenio de Londres).

Concluyó que si el dragado por sí mismo no conduce a la contaminación de los sedimentos, sin embargo induce "una removilización de partículas contaminadas por corrientes provenientes de la cuenca". Por tanto, es necesario "actuar aguas arriba para evitar la contaminación de los flujos en origen aplicando el principio de" quien contamina paga " a todas las actividades que contribuyan a la contaminación de los sedimentos, y fomentar las buenas prácticas de dragado y limpieza. 'Inmersión' .

Cátedra de Investigación Industrial en Sedimentos

Actor en proyectos nacionales para la recuperación de sedimentos dragados en la actividad de obras viales públicas, la escuela de ingeniería Mines Douai creada enabril de 2014una cátedra industrial sobre recuperación de sedimentos, en colaboración con actores industriales, puertos y oficinas de ingeniería. El objetivo de esta cátedra, denominada ECOSED de ECOnomía circular de SEDiments, es generar una dinámica científica, tecnológica y de colaboración en torno a la gestión de los sedimentos portuarios y fluviales con miras a su reciclaje en tecnología vial o en productos de hormigón.

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Video de presentación de la cátedra ECOSED , canal de videos Mines Douai
Mines Douai crea una cátedra de investigación industrial sobre sedimentos ( sitio http://www2.mines-douai.fr , 02/04/2014)
La escuela de minería de Douai instala una silla industrial para recuperar sedimentos, Voix du Nord, artículo del 3/04/2014
Mines Douai crea una cátedra de investigación industrial sobre sedimentos de Capcampus, artículo de 04/04/2014

Ver también

Guía de buenas prácticas, recomendaciones

Guía metodológica Eliminación de sedimentos , - Evaluación detallada de riesgos (EDR) relacionada con la gestión de sedimentos y las operaciones de limpieza; salud humana ; recursos hídricos - EDR SEDIMENTOS. Esta guía fue preparada y financiada por: - la Agencia del Agua de Artois-Picardie, - el Departamento Regional de Medio Ambiente de Nord Pas de Calais (DIREN) - el Consejo Regional de Medio Ambiente de Nord Pas de Calais. Tema Sedimentos del Polo de Competencia de Suelos y Sitios Contaminados, PDF, 148 páginas.
Guías técnicas sobre valoración de sedimentos de dragado / limpieza en técnicas viales, paisajismo y en hormigón, desarrolladas en el marco del enfoque Sédimatériaux.Las guías metodológicas del enfoque de Sédimatériaux relativas a la valoración de sedimentos de dragado / limpieza en técnicas de carreteras, paisajismo y hormigón están disponibles en el sitio de SEDILAB. [ leer en línea ] .

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