Etude cristallochimique de l'immobilisation de l'arsenic par les (hydr)oxydes de fer dans les environnements anoxiques

Crystallochemical study of arsenic immobilization by iron (hydr)oxides in anoxic environments

• Auteur / Autrice : Yuheng Wang
• Direction : Guillaume Morin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique et chimie des matériaux
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés libres

Arsenic

Cristallochimie

Magnétite

Lépidocrocite

Hydroxyde carbonate ferreux

Hydroxyde ferreux

Nanoparticule

Environnement anoxique

Spectroscopie d'absorption de rayons X [XAS]

Microscopie électronique à transmission [MET]

Résumé

L’arsenic est un métalloïde toxique pour l’homme. L’adsorption de As sur les oxydes de fer, qui contrôle sa mobilité dans les aquifères, est fortement influencée par l’activité microbiologique qui influe sur le redox de ces deux éléments. Les réductions bactériennes peuvent mobiliser l’arsenic adsorbé sur les oxydes de Fe(III). Néanmoins, il a été montré que les minéraux néo-formés portant du Fe(II) pourraient re-piéger une fraction de As libéré par ces bioréductions. Au moment où cette étude a été initiée, le devenir de l’arsenic adsorbé lors de la réduction des oxyhydroxydes ferriques était très peu documenté. Nous avons focalisé notre travail sur trois processus: (1) l’adsorption de As à la surface de la magnétite et de la maghémite; (2) le comportement de As lors de la précipitation de la magnétite et lors de la transformation abiotique de la lépidocrocite en magnétite; (3) le comportement de As lors de la bioréduction poussée de la lépidocrocite dopée en As, qui conduit à la formation de l’hydroxy-carbonate ferreux. Des analyses combinées par diffraction de rayons X, spectroscopie d’absorption de rayons X et microscopie électronique à transmission ont permis de proposer des modèles structuraux de As au cours de ces processus. Ces résultats permettent à comprendre, à l’échelle moléculaire, de nouveaux mécanismes permettant l’immobilisation de As en milieu réducteur. Ils constituent une base essentielle pour améliorer les modèles thermodynamiques d’adsorption permettant de prédire le comportement de As dans les milieux naturels, en particulier lors de la dissolution-précipitation réductive des oxydes de fer dans les environnements anoxiques des sols et des sédiments.