Nature, réactivité et biodégradation des matières organiques associées aux argiles d'un bassin sédimentaire

Nature, reactivity and biodegradation of organic matter associated to clay of a sedimentary basin

• Auteur / Autrice : Corinne Germain
• Direction : Jacques Berthelin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géomicrobiologie
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Nancy 1
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université Henri Poincaré Nancy 1. Faculté des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bassins sédimentaires

Kaolin

Acides humiques

Biodégradation

Composés organiques

Microorganismes

Résumé

Les matières organiques associées aux argiles (kaolins) de vingt échantillons représentatifs d'un bassin sédimentaire se révèlent être de nature humique puisqu'elles renferment de 4 à 32 % d'acides fulviques et de 2 à 58 % d'acides humiques. L'ensemble des résultats conduit à la proposition d'une typologie des kaolins de ce bassin en distinguant trois groupes d'argiles en fonction des teneurs en matières organiques, acides fulviques et humiques. Les acides humiques, étudiés plus en détails, présentent des structures condensées et polyaromatiques. Ils sont relativement pauvres en azote mais portent de nombreux groupements fonctionnels oxygénés (notamment carboxyliques et phénoliques), ils sont également facilement oxydables à moyenne température (250°C à 350°C). Placées en conditions favorables (humidité, température, aération, apports de nutriments minéraux), les communautés microbiennes autochtones, dont certaines apparaissent comme oligotrophes, se développent rapidement en utilisant les matières organiques associées aux argiles comme source de carbone et d'énergie. Elles assurent selon la nature des matières organiques (donc selon le type de kaolin), sur des durées relativement courtes, la minéralisation en C02 de 12 à 25 % des matières organiques, leur transformation en biomasse microbienne, la production de composés hydrosolubles de type polysaccharidique ainsi que la transformation des acides humiques qui sont essentiellement oxydés au niveau des structures polyaromatiques. La stimulation des peuplements microbiens hétérotrophes conduit donc à la biodégradation ainsi qu'à la biotransformation de matières organiques réputées stabilisées. Suite à la biodégradation des matières organiques, le comportement thermique des argiles n'est pas modifié, la viscosité des suspensions semble varier légèrement et la blancheur, qualité importante des kaolins, s'améliore.

The organic matter of 20 clay samples representative of a sedimentary basin was studied. It appears to be humic substances constituted by fulvie acids (4 to 32 %) and humic acids (2 to 58 %). The results lead to propose a typology of these kaolins. In that way three groups are distinguished relatively to the organic carbon, fulvie and humic acids contents. The humic acids, particularly studied, present condensed and polyaromatic structures. Their total N contents are relatively low. . They are rich in oxygen-containing functional groups (especially carboxylic and phenolic), Moreover, they are easily oxydable during pyrolysis at medium temperature (250°C to 350°C). Under favourable conditions (moisture, temperature, mineraI nu trient inputs), the autochtonous microbial communities grow rapidly by using organic matter associated to the clay as carbon an energy source. Some of the micro-organisms involved appear to he oligotrophic. Depending on the organic matter constituents and for relatively short-time incubations, heterotrophic bacteria are able to mineralize in C02 12 to 25 %of the organic matter. This activity promotes the production of microbial biomass and polysacharidic hydrosoluble compounds. It also leads to the transformation of humic acids essentially by oxidation of polyaromatic structures. The stimulation of heterotrophic micro-organisms promotes the biodegradation and biotransformation of highly recalcitrant organic matter. After the biodegradation of organic matter, the clay thermie properties are still the same but the suspension viscosity seems to he slightly modified and the whiteness, a main quality of the kaolins, is improved.