Etude des mécanismes de fractionnement isotopique du bore lors de son interaction avec les acides humiques et les oxydes de fer et de manganèse

Study of boron isotopic fractionation mechanisms during its interactions with humic acids and iron and manganese oxides

• Auteur / Autrice : Emmanuel Lemarchand
• Direction : Jacques Schott, Jérôme Gaillardet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géochimie expérimentale
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Réactions chimiques organiques -- Mécanismes

Effet isotopique

Adsorption

Acides organiques

Complexes métalliques

Bore -- Composés organiques

Mots clés libres

Bore

Isotope

Fractionnement isotopique

Adsorption

Infrarouge

Rmn

Acide humique

Goethite

Birnessite

Modélisation

Fiteql

Boron

Isotope

Isotopic fractionation

Adsorption

Infrared

Nmr

Humic acid

Goethite

Birnessite

Modelling

Fiteql

Résumé

La complexation du bore par des acides organiques dissous, un acide humique floculé, et des oxydes métalliques (goethite et birnessite) a été caractérisé expérimentalement par potentiométrie, mesure des taux d'adsorption, spectroscopie infrarouge et RMN de 11B, tandis que les fractionnements isotopiques du bore associés ont été mesurés par spectrométrie de masse à source solide. Il ressort de cette étude que le bore est fortement complexé par les composés étudiés et que l'isotope léger (10B) est généralement préférentiellement adsorbé sur les surfaces solides entraînant un enrichissement en isotope lourd (11B) des eaux superficielles. La modélisation de l'adsorption et du fractionnement isotopique du bore révèle le rôle prépondérant de la structure surfacique du bore sur les valeurs des facteurs de fractionnement isotopique. Ce travail montre que l'interaction du bore avec les sols lors de l'altération peut influencer fortement la composition isotopique des eaux de surface et des océans.

Boron complexation with organic ligands, floculated humic acids, iron oxy-hydroxydes (goethite) and manganese oxides (birnessite) has been characterized using potentiometry, adsorption measurements, DRIFT and 11B NMR spectroscopy. Resulting B isotopic fractionation was measured (TIMS). This work shows that boron is strongly complexed by both organic compounds and metal oxides, with, generally, a preferential enrichment of its light isotope (10B) and heavy isotope (11B) at solid surface and in solution, respectively. Adsorption and isotopic fractionation data were successfully modelled, indicating a strong steric control on the isotopic composition of boron surface complexes. This study shows that boron-soil interactions during weathering are likely to have a strong impact on the isotopic composition of surface waters and oceans.