Spéciation colloïdale des éléments traces métalliques en milieu estuarien

Colloidal speciation of trace metal elements in estuarine environment

• Auteur / Autrice : Virginie Tanguy
• Direction : Ricardo Riso
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie marine
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Brest

Mots clés

Mots clés contrôlés

Eau de mer

Mer -- Pollution par les métaux

Mots clés libres

Métaux traces

Cuivre

Plomb

Substances humiques

Chronopotentiemétrie

Colloïdes

Estuaire

Cadmium

Fer

Ultrafiltration

Cycle saisonnier

Flux

Résumé

La spéciation colloïdale des éléments traces métalliques (Cu, Pb et Cd) a été étudiée dans l’estuaire de la Penzé (Manche Occidentale, Bretagne) lors du cycle saisonnier. Cette étude a été réalisée afin de mieux comprendre les mécanismes responsables du transfert des métaux entre les différentes fractions (particulaire, colloïdale et réellement dissoute) lors du mélange des eaux. Deux techniques ont été utilisées (i) l’ultrafiltration permettant le fractionnement en 7 fractions de taille différente et (ii) la chronopotentiométrie pour la détermination de la teneur en métal dans les différentes fractions. L’ultrafiltration a été choisie car c’est une méthode non destructive et de mise en oeuvre simple et peu coûteuse. Les limites de détection de la chronopotentiométrie ont été améliorées de façon à pouvoir doser les métaux dans les différentes fractions. Nos résultats ont montré une présence particulièrement importante des métaux (Cu, Pb, Cd) dans la fraction colloïdale. Si le Cd est trouvé dans la partie plutôt basse du spectre de taille colloïdal (<50 kDa), le Pb est par contre préférentiellement associé à des composé de haut poids moléculaire (>300 kDa). Quant au Cu, il présente une distribution intermédiaire. Lors du cycle saisonnier, deux phénomènes majeurs ont été identifiés (i) une forte mobilisation des substances humiques depuis les sols du bassin versant à l’automne et (ii) la dégradation du matériel organique particulaire dans le compartiment benthique au printemps. Ces processus affectent non seulement la répartition colloïdale des éléments étudiés mais jouent également un rôle important dans les quantités et es formes transférées vers la zone côtière.

The colloidal speciation of some trace metal elements (Cu, Pb and Cd) was studied in the Penzé estuary (Western Channel, Brittany) over a seasonal cycle. This study was performed in order to understand the metal transfer mechanisms between the different fractions (particulate, colloidal and truly-dissolved). Two methods were used: (i) frontal ultrafiltration (FU) allowing the partition in 7 size fractions and (ii) stripping chronopotentiometry (SCP) allowing the determination of metal concentrations in the various fractions. FU was chosen for its easy implementation and because it is a non-destructive technique. The detection limits of SCP were improved in order to measure the low-metal concentrations. Ours results have shown an important occurrence of Cu, Pb and Cd in the colloidal phase. If Cd is rather found in the lower part of the colloidal size-spectrum (<50 kDa), Pb is mainly associated with high molecular weight compounds (>300 kDa); Cu having an intermediate distribution. Over the seasonal cycle, two major phenomena were identified: (i) a strong mobilisation of humic substances from soils during autumn and (ii) the degradation of particulate organic matter in the benthic compartment during spring. These processes affect not only the colloidal distribution of the studied elements but also play an important role in the quantities and the forms exported toward the coast zone.