Biogéochimie structurale du zinc et du plomb par spectroscopie EXAFS : interactions avec des acides humiques, des parois cellulaires de champignon et des lichens

par Géraldine Sarret

Thèse de doctorat en Géophysique, géochimie, géomécanique

Sous la direction de Alain Manceau.

Soutenue en 1998

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble) .

mots clés

• Risques écotoxicologiques -- Thèses et écrits académiques
• Acides humiques -- Effets des métaux -- Thèses et écrits académiques
• Champignons -- Effets des métaux -- Thèses et écrits académiques
• Lichens -- Effets des métaux -- Thèses et écrits académiques

Résumé

Le risque ecotoxicologique des metaux presents dans le milieu naturel depend beaucoup plus de leur statut physico-chimique que de leur concentration totale. Afin de determiner ce statut, nous avons etudie par spectroscopie exafs les interactions au niveau moleculaire du zinc et du plomb avec differents systemes naturels organiques : des acides humiques (ah), constituants de la matiere organique des sols ; des parois cellulaires de champignons filamenteux, utilises comme biosorbants pour le traitement d'eaux chargees en metaux ; et des lichens, utilises comme bioindicateurs de pollution. ? pour les deux metaux etudies, les ah possedent une distribution de sites d'affinites differentes. Les ligands majoritaires sont des groupements carboxyles monodentates et des molecules d'eau, la proportion de molecules d'eau augmentant quand l'affinite du site diminue. Pour le zinc, les sites de plus faible affinite correspondent a des complexes de sphere externe, ou le metal est solvate par 6 molecules d'eau, et lie aux groupements fonctionnels des ah par des liaisons faibles. ? les parois cellulaires du champignon penicillium chrysogenum possedent deux sites de complexation pour le zinc et le plomb : environ 90% sont des groupements phosphate, constituant les sites de plus haute affinite pour le zinc, et 10% sont des groupements carboxyle, constituant les sites de plus haute affinite pour le plomb. ? dans le lichen hyperaccumulateur diploschistes muscorum, le zinc et le plomb sont immobilises sous forme de sels d'oxalate. Il s'agit d'un mecanisme physiologique adaptatif, qui n'existe pas chez les especes tolerantes : dans cladonia subulata, le zinc est complexe par un acide organique moins fort complexant que l'oxalate, probablement le malate ; dans xanthoria parietina, le plomb est piege de facon passive par complexation sur les macromolecules de la paroi cellulaire des filaments fongiques. L'etude de ces trois systemes a permis d'evaluer le potentiel et les limites de la spectroscopie d'absorption x pour l'etude des systemes organiques naturels. Elle ouvre des perspectives interessantes dans le domaine du traitement biologique des pollutions metalliques, comme la phytoremediation ou la bioremediation.

Titre traduit

Structural biogeochemistry of zinc and lead by exafs spectroscopy : interactions with humic acids, fungal cell walls and lichens

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