Les hydrocarbures

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Les hydrocarbures
Chimie environnementale

• Amathieu Marion
• Duvignau Thierry
  
  L2 SVBO

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sommaire

• I) Quest ce quun hydrocarbure?
• II) Principales causes de pollution associées à
  l'usage des hydrocarbures fossiles
• III) La dégradation des hydrocarbures en milieu
  marin
• IV) Perspectives davenir
• IV) Conclusion

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Quest ce quun hydrocarbure?

• Définition
• composé contenant essentiellement du carbone et
  de lhydrogène
• Hydrocarbures  désigne le pétrole sous toutes
  ses formes (pétrole brut, le fuel-oil, les
  résidus dhydrocarbures et les produits raffinés,
  condensats , huiles minérales, gasoils et
  essences)
• répartis en famille et rassemblant plusieurs
  centaines de composants en mélange

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Les différents types dhydrocarbures

• 5 types dhydrocarbures
• Les hydrocarbures aliphatiques (CH4, C3H8, C2H6)
• Les hydrocarbures alicycliques (cycloalcanes,
  cycloalcènes, terpènes C10H16 )
• Les hydrocarbures aromatiques simples (benzène,
  alkyl benzène..)
• Les hydrocarbures aromatiques polycycliques
  (naphtalène, acénaphtylène)
• Les hydrocarbures aromatiques soufrés (thiophènes)

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Toxicité des hydrocarbures

• En toxicologie, on distingue trois types
  dhydrocarbures 
• les hydrocarbures aliphatiques
• les hydrocarbures alicycliques
• les hydrocarbures aromatiques simples, les
  hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) et
  hydrocarbures aromatiques soufrés
• Hydrocarbures aliphatiques asphyxiants,
  attaque du système
• 
  nerveux central, de la peau et des
  
• 
  poumons
• Hydrocarbures alicycliques effets
  similaires

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Toxicité des hydrocarbures

• Hydrocarbures aromatiques effets
  similaires
• 
  coma convulsif
• 
  aplasie
• 
  leucémies
• 
  cancers cutanés
• 
  cancers pulmonaires
• 
  cancers de la vessie
• Nombreux effets néfastes sur la santé

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Liste des principaux produits contenant des
hydrocarbures

• La plupart des huiles (huile pour moteur, huile
  de raffinage, huile pour lindustrie alimentaire,
  huile pour transmissions, huile minérale, huile
  de rinçage, huile pour machine à papier)
• Liquide de refroidissement
• Graisse
• Fluide pour le travail des métaux
• Solvants
• Lubrifiants pour glissières, lubrifiant pour
  câbles métalliques

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• Principales causes de pollution associées à
  l'usage des hydrocarbures fossiles

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Les conséquences de lemploi des combustibles
fossiles 
Activité Cause de pollution Milieu pollué Nature des polluants
Extraction Fuite de puits "off-shore" Océan Pétrole brut
Raffinage Rejets d'effluents gazeux et liquides Atmosphère Eaux continentales mers Divers composés organiques , mercaptans, SO2
Utilisation Combustions incomplètes Atmosphère SO2, oxydes d'azote, hydrocarbures
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Causes des pollutions maritimes par les
hydrocarbures

• 77 environ de la charge de pollution atteignant
  les océans sont imputables à des sources
  terrestres (44 provenant des eaux de
  ruissellement et des décharges directes
  terrestres 33 provenant de l'atmosphère)
• Le ruissellement correspond au lessivage des
  taches dhuile et dessence que lon trouve sur
  les routes, par les eaux de pluie

Le transport maritime 3 causes de pollution Les
accidents Les rejets volontaires Les rejets
involontaires
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• La dégradation des hydrocarbures en milieu
  marin

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Généralités

• Surface des océans 376 000 000 Km
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• soit 71 de la surface terrestre
• Les estuaires sont les zones marines les plus
  productives au monde
• 75 des déversements pétroliers se produisent
  dans les estuaires et écosystèmes estuariens
  conséquences environnementales
  sévères

productivité primaire Kcal/m2/année de matière organique
Estuaires 10
Plateau continental 0.5 à 3
Océan ouvert lt 1
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Composition du pétrole
Les produits pétroliers sont des mélanges
complexes dont la composition est variable en
fonction de lorigine du brut, des procédés de
raffinage et des procédés dapprovisionnement.
Brut mélange de milliers de molécules organiques gazeuses, liquides et solides
Hydrocarbures de 4 à 26-30 Carbones  composent 75 de la masse du pétrole
Autres oxygène, soufre, azote, métaux, dont le Cuivre, le fer, le nickel,  et le vanadium
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Toxicité du pétrole brut

• Le pétrole brut contient
  
  des aromatiques
  très toxiques, tels le benzène, le toluène et le
  xylène
• des composés acides (carboxyliques) et les
  phénols des composés
  soufrés (thiols, thiophènes, sulfides)
•  Les HAP (benz(a)pyrène, phénanthrène, ) 
• la toxicité tend à augmenter en relation avec la
  grosseur de la molécule
• les composés les plus légers et donc les plus
  volatils de chaque classe sont les plus toxiques

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Ce qui arrive au pétrole déversé dans le milieu
marin

• Dépends de facteurs abiotiques et biotiques et
  des propriétés physico-chimiques du pétrole
  lui-même
• La couche de pétrole peut varier de 1 µm à
  plusieurs mm selon sa nature, la température de
  leau et de la surface disponible pour létalement

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Ce qui arrive au pétrole déversé dans le milieu
marin

• Phase détalement
• interaction des gouttelettes de pétrole avec les
  forces de diffusion engendrées par les courants
  de surface
• Létalement et lépaisseur de la nappe ne sont
  pas uniformes (advection due aux courants et aux
  vagues)
• Inertie de la nappe
• Vents et vagues brisent les nappes en petites
  tâches puis diffusion par les tourbillons
• Petites tâches jusquà 10 m sous la surface
• Effets toxiques résultent de multiples facteurs

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Ce qui arrive au pétrole déversé dans le milieu
marin

• lévaporation
• Processus par lequel des molécules de poids
  moléculaire moyen et avec un point débullition
  bas se volatilisent dans latmosphère
• 50 du pétrole
• Favorisée par vents et fortes vagues selon les
  propriétés intrinsèques du pétrole, la luminosité
  et la température de leau et de lair
• Durée relativement courte
  
  
• (de quelques heures à 2 jours)

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Ce qui arrive au pétrole déversé dans le milieu
marin

• Loxydation photochimique
• 1 à 2 jours après le déversement
• Composés plus lourds, peu solubles dans leau de
  mer, peuvent le devenir si contact avec O2 en
  présence de lumière (longueur d'onde entre
  200-550 nm)
• Réaction en chaîne auto catalytique impliquant
  des radicaux libres.
• Formation de cétones, aldéhydes, composés OH et
  acides carboxyliques
• le résidu devient plus visqueux

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Ce qui arrive au pétrole déversé dans le milieu
marin

• La dissolution
• processus particulier aux composés de faible
  poids moléculaire
• composés solubles ingérés par les
  organismes marins
• Elle dépend de _ composition du pétrole
• _sa viscosité
• _ conditions
  physico-chimiques du milieu
• (salinité,
  température, vents, vagues, turbulence)
• _ la matière
  organique dissoute (MOD)
• La MOD favorise la dissolution grâce aux
  acides humiques, formant un état semi colloïdal
  ou micellaire

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Ce qui arrive au pétrole déversé dans le milieu
marin

• Lémulsification
• Deux types démulsion sont possibles lorsque le
  pétrole est déversé en eau de mer
• _lhuile dans eau attaques
  microbiennes
• _eau dans huile élargissement de la
  nappe
• formation
  de masses
• visqueuses
  

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Ce qui arrive au pétrole déversé dans le milieu
marin

• La sédimentation
• incorporation de particules par des micro
  organismes et des invertébrés comme les barnacles
• Les argiles en zones côtières et estuaires
  réagissent avec le pétrole pour former rapidement
  un floculat de colloïdes qui sédimente facilement
• Le pétrole transite également via son ingestion
  par le zooplancton et sédimente par les pelotes
  fécales, qui sont alors dégradées par les microbes

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Ce qui arrive au pétrole déversé dans le milieu
marin

• La dégradation microbienne
• importante en milieux riches, peu profonds ou à
  température élevée (milieu subtropical et
  tropical)
• dépend de la composition du pétrole

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Ce qui arrive au pétrole déversé dans le milieu
marin

• Les dispersants chimiques
• influencent la biodégradation du pétrole
• augmentent sa biodégradation par lémulsification
  du pétrole
• très toxiques pour les populations bactériennes
• Si le pétrole est dans le sédiment, les 
  bactéries ont moins de succès pour le dégrader
  enfouissement
• 
  conditions anoxiques possibles
• 
  bioturbation

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Devenir du pétrole sur les côtes après le
déversement

• Récupération
• Stockage
• Traitement thermique (incinération et
  vaporisation)
• 
  physico-chimique (obtenir différentes phases)
• 
  stabilisation à la chaux (transformation du
  produit
• et éventuel
  recyclage)
• bio
  traitement (cinétique plus rapide pour
• la
  dégradation microbienne)
• Mais dans tous les cas cela engendre une
  nouvelle pollution plus ou moins prononcée

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Perspectives davenir

• Le réseau national dobservations (RNO)
• Mis en place en 1974
• Surveillance des paramètres généraux de qualité
• Surveillance des polluants (Hg,Cd,Pb,Zn,Cu,
  organochlorés et
• Hydrocarbures poly aromatiques)
• Surveillance des effets biologiques
• Lutilisation dénergies moins polluantes telles
  que les énergies
• renouvelables (électricité ou huile de colza
  dans les transports)

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conclusion

• Pollution dorigine industrielle contaminant les
  différents milieux de lenvironnement
• Pollution cyclique
• Toxicité variable selon les composés
• Effets néfastes sur la santé
• Utilité dutiliser des énergies plus propres