Étude diachronique et synchronique de la contamination en éléments traces métalliques sur le district minier de Sainte-Marie-aux-Mines, Vosges

Résumé En Fr

A spatiotemporal approach of contamination by six trace metals (TMs) on the mining district of Sainte-Marie-aux-Mines (Vosges Mountains, France) is carried out by combining environmental and palaeoenvironmental studies. Four periods of TMs emissions are emphasized. The first ones (11th, 15th centuries and 17th-18th centuries) are clearly linked to mining activities. The last recorded period of TMs increase, notably underlined by lead, began in the 20 th and is related to the industrial revolution and the use of leaded gasoline. Mapping of contamination on the mining district shows that lead and arsenic contaminations are mainly found on medieval archaeological smelting sites while copper contamination is mainly found on mining sites in the Neuenberg where silver-rich copper veins were localized and exploited. Essential elements for life like copper and zinc show less hotspot concentrations than lead or arsenic. Soil above an archaeological mine waste shows lead, arsenic, cadmium, mercury, copper and zinc concentrations higher than investigation thresholds proposed for environmental risk assessment of contaminated soils. Except for mercury, TMs concentrations measured in humus are lower than those of soil surface layers. This could be attributed to higher inputs of underlying mining deposits (past) compared to atmospheric deposits (recent).

Les analyses diachronique et synchronique menées sur le district minier de Sainte-Marie-aux-Mines (massif des Vosges) permettent d'obtenir une approche temporelle et spatiale de la contamination en six éléments traces métalliques (ETMs). Quatre périodes d'émissions de contaminants métalliques sont mises en évidence. Les trois premières (11e, 15e siècle et aux 17e -18e siècles) sont clairement liées à des exploitations minières. La dernière période enregistrée d'augmentation des ETMs, soulignée notamment par le plomb, débute au 20 e siècle et est à mettre en relation avec la révolution industrielle et l 'utilisation de l 'essence plombée. La cartographie de la contamination en ETMs sur le district minier montre que la contamination en plomb et en arsenic se concentre sur des sites archéologiques de fonderies médiévales alors que la contamination en cuivre est plus prononcée sur les anciens sites d'extraction minière du Neuenberg où des filons riches en cuivre et en argent ont été exploités. Le cuivre et le zinc montrent des spots de contamination de plus faible intensité, potentiellement due à leur caractère d'éléments essentiels. Le sol formé sur une ancienne laverie montre des concentrations en plomb, arsenic, cadmium, mercure, cuivre et zinc supérieures aux seuils d'investigation fixés pour l' évaluation des risques liés à la contamination des sols. A l'exception du mercure, les concentrations mesurées dans l'humus sont plus faibles que celles des horizons du sol, ce qui laisse supposer un apport anthropique de contaminants métalliques plus important par les dépôts miniers sous-jacents (origine ancienne) que par l'atmosphère (apports récents).