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Proposition de stage BRGM service EAU – projet origine sélénium 1/3
BRGM service EAU Orléans le 10 novembre 2005
Projet suivi par : Mme Laurence CHERY
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Email : [e-mail]
Proposition de sujet de stage de MASTER 2
ELEMENTS DE CONTEXTE ET ETAT DES LIEUX
L'occurrence dans les eaux souterraines de sélénium à des concentrations dépassant la norme de la
directive européenne 98/83/CE du 03/11/98 et son décret d’application français 1220 du 20/12/2001
concernant les limites de réglementation relatives aux eaux souterraines destinées à l’AEP, soit 10
µg/L, est un problème qui se pose maintenant dans plusieurs régions de France. En particulier en Ile-
de-France, les DDASS des départements de Seine-et-Marne et de l'Essonne, ont étudié ce problème
en réalisant notamment de nombreux dosages de sélénium [1], [2] au cours de ces dernières années.
Mais, jusqu’à présent aucune intoxication par une eau naturelle contenant un excès de sélénium n’a
été démontrée. Le mode d’ingestion principal de cet élément est alimentaire.
Les causes possibles de la présence de sélénium sont multiples, et compte tenu de l'emploi de cet
élément dans la vie industrielle ou agricole, plusieurs éventualités peuvent être envisagées : une
source hospitalière, une origine industrielle, une conséquence de l'épandage de boues de stations
d'épuration [3], une origine agricole par l’utilisation d’engrais séléniés, une origine naturelle.
Des études préliminaires ont été réalisées pour tenter de déterminer l’origine des fortes concentrations
observées dans les eaux des aquifères du bassin de Paris [4], [5], [6] et même plus largement [7].
Des données récentes acquises par les DDASS confirment ces fortes teneurs qui touchent l’ensemble
des aquifères, et même certaines eaux de surface. Le phénomène initialement observé dans
l’Essonne et la Seine-et-Marne s’est accentué dans ces deux départements et est maintenant
également observé dans le Loiret, l’Eure-et-Loir et la Marne. Une corrélation semble s’établir entre ces
anomalies et les niveaux géologiques concernés, avec des phénomènes de drainance possibles entre
aquifères (cf. annexe 1 le compte-rendu de la réunion des services de l’état du 2 mars 2005). Dans la
Marne le sélénium a été retrouvé dans une quinzaine d’ouvrages captant la nappe du Lutétien-
Yprésien (Eocène) dans le secteur de la montagne de Reims.
Les connaissances sur les quantités de sélénium en France dans les eaux souterraines comme dans
les sols ou la roche sont limitées à des cas isolés. Les données disponibles sont peu nombreuses, et
chaque aquifère contaminé mériterait une étude approfondie. Ainsi, même s'il a été possible de définir
une lithologie favorable à la présence de sélénium dans les nappes en Ile-de-France (Yprésien
inférieur) [5], on ne peut exclure une association avec d’autres contextes géologiques.
L’origine de ces anomalies, a priori naturelle, n’est pas encore confirmée et notamment Des doutes
subsistent sur le ou les niveaux géologiques, ainsi que sur les mécanismes d’acquisition et les
processus géochimiques, à l’origine de ces relargages de sélénium.
OBJECTIFS DE L’ETUDE
Le travail demandé au BRGM et à ses collaborateurs (Université Paris VI) a pour objectif :
- de poursuivre les travaux de reconnaissance déjà réalisés,
- de mettre en évidence les processus et mécanismes à l’origine de ces fortes teneurs,
- de replacer les résultats acquis lors de ces précédentes campagnes dans le contexte des
connaissances acquises sur d’autres secteurs ou dans la bibliographie internationale,
- de proposer éventuellement des mesures de restauration ou d’amélioration pour les captages
concernés. En revanche, il n’est pas prévu au sein de ce projet d’étudier la mise en place de
pilotes de traitement. Cette étape ultérieure doit faire l’objet d’une autre étude spécifique.

Proposition de stage BRGM service EAU – projet origine sélénium 2/3
Le fait de retrouver du sélénium dans les aquifères en relation plus ou moins directe avec les dépôts
fluviatiles de l’Eocène, des altérites et des dépôts détritiques issus du Massif Central (Yprésien
inférieur) est très positif en ce qui concerne l’optique préventive du phénomène.
Cependant, il serait bon de tester la qualité des eaux des aquifères soupçonnés dans plusieurs zones
géographiques pour bien s’assurer de l’origine du sélénium. Ceci concerne les eaux issues des
formations Eocène, Oligocène, mio-plio-quaternaires et du Cénomanien inférieur.
Le sélénium peut se rencontrer naturellement dans différents types de roches, en particulier des
roches détritiques riches en matière organique (dépôts continentaux, fluviatiles). Dans le secteur
d’étude, les formations à étudier sont les suivantes (des plus récentes aux plus anciennes) :
! Niveaux de Calcaire d’Etampes riches en lignites (Oligocène sup.)
! Niveaux à la base des sables de Fontainebleau riches en argiles, sulfures et matière organique
(Oligocène moy.)
! Marnes supra et infragypseuses (Eocène sup.)
! Sables de Cuise (Yprésien sup.)
! Arkose de Breuillet (Yprésien sup.)
! Fausses glaises [argile sableuse à lignite et faune saumâtre] (Sparnacien)
! Sables d’Auteuil (Sparnacien)
! Argile plastique (Sparnacien)
! Formations du Lutétien-Yprésien de la région de Reims
L’acquisition de nouvelles données dans la roche ou dans le sol, devrait permettre d’affiner ces
connaissances et de valider les hypothèses avancées sur une origine naturelle du sélénium dans les
niveaux de grès ou de sables d’origine continentale.
Afin de lever les ambiguïtés sur les origines du sélénium dans ces aquifères, les mesures du potentiel
d’oxydo-réduction (Eh), du pH, de la concentration en oxygène dissous, le rapport sélénium
hexavalent – sélénium tétravalent, ainsi que les concentrations en éléments majeurs et traces,
devraient permettre de mieux appréhender les réactions géochimiques contrôlant la solubilité et donc
la mobilité du sélénium. Il faut en effet prendre en compte :
- les réactions de complexation vis-à-vis des éléments majeurs et traces présents dans les
eaux, par exemple MnSeO40, NiSeO40, NaHSeO30, KHSe0, NH4HSe0 ;
- les réactions de dissolution-précipitation (par exemples : Cu2Se(s), PbSe(s), SnSe(s) peuvent
précipiter en milieu réduit ; CaSeO3 et CaSeO4 en présence de Ca2+ dans les eaux),
- les réactions d'adsorption [10] sur les oxy-hydroxydes de Fe, de Mn et d’Al, les argiles, les
carbonates et la matière organique. L'adsorption sur les oxy-hydroxydes de Fe tels que la
goethite ou l'hématite est maximale à faible pH (pH 3-4), et très faible voire nulle à pH neutre
ou basique; les sélénites (SeIV) étant mieux adsorbées que les séléniates (SeVI). Concernant
les argiles, les quantités adsorbées sont moindres que pour les oxy-hydroxydes de Fe mais à
pH autour de 5-6 et varient selon les argiles. Dans tous les cas, les réactions d'adsorption-
désorption du sélénium sont en compétition avec d'autres anions tels que les phosphates, les
arséniates, les silicates...etc.
- les réactions avec la matière organique : le sélénium est soit incorporé dans la matière
organique soit complexé.
Une telle étude sur quelques forages ciblés avec suivi pluri- annuel devrait permettre d’analyser le
problème du sélénium et aboutir à des actions bien argumentées au niveau technique.
DESCRIPTIONS DES TACHES A REALISER
Les différentes tâches suivantes seront réalisées :
1) Rassemblement des données et informations disponibles
2) Analyse des données existantes
3) Acquisition de données
Analyses sur roches et eaux (analyses chimiques et isotopiques)

Proposition de stage BRGM service EAU – projet origine sélénium 3/3
4) Participation, à l'édition du rapport pour le client. Participation aux réunions de projet avec les
partenaires de l’étude et le client
PROFIL SOUHAITE
- bonne qualité relationnelle
- connaissance géochimie
- bonne qualité rédactionnelle
PERIODE DE STAGE
Avril à septembre ou février - juin (avec possibilité d’extension jusqu’à septembre)
CLIENT DE L'ETUDE
agence de l’Eau, DDASS
REMUNERATION
Convention de stage obligatoire
Indemnité de stage versée chaque mois
Horaire hebdomadaire : 35 h (JRTT)