Colloids and soil solution elemental compositions

• Auteur / Autrice : Mathieu Pédrot
• Direction : Aline Dia, Mélanie Davranche
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la Terre
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière (Rennes1996-2016)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université européenne de Bretagne (2007-2016)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Complexation

Sols -- Acidité

Acides humiques

Colloïdes

Éléments traces

Résumé

Ubiquistes, dynamiques et caractérisés par d'importantes capacités de complexation de surface, les colloïdes sont supposés jouer un rôle majeur dans la mobilisation des éléments traces dans les eaux et les sols. Cette étude a pour objectif d'améliorer la compréhension du rôle des colloïdes dans la mobilisation des éléments traces en définissant (a) l?impact de paramètres physico-chimiques sur la composition élémentaire et colloïdale de la phase dissoute d'un sol de zone humide, (b) les modes de genèse de ces colloïdes, ainsi que leur rôle de phases porteuses et vectrices d'éléments traces dans les eaux et les sols. Les différents travaux accomplis mettent en avant un contrôle colloïdal pour de nombreux éléments traces présents dans la solution de sol. Ainsi, certains éléments sont fortement complexés par le compartiment colloïdal, d?autres le sont plus modérément, et une autre partie ne réagit pas avec les colloïdes. Le pH apparaît être un facteur majeur de contrôle de la composition élémentaire de la phase dissoute. De plus, le pH apparaît un acteur non négligeable de la conformation des substances humiques, principales molécules organiques actives dans la mobilisation des éléments traces dans le milieu naturel, impactant ainsi leur mobilité et celles des éléments associés. Les résultats ont confirmé la présence d'associations supramoléculaires de petites molécules organiques au sein des substances humiques, ainsi que la présence de nanoparticules de fer intimement liées à la matière organique, et pouvant mobiliser certains éléments comme le plomb ou le titane.

Ubiquitous, dynamic, as well as characterized by important surface complexation ability, colloids are meant to play a key role in trace element sequestration in both waters and soils. This study was aimed on improving the understanding of the role played by colloids in trace element carriage in focusing on: (i) the study of the impact exerted by physico-chemical parameters on the colloidal and elemental composition of the dissolved phase circulating within wetlands, (ii) the colloid genesis ways and their respective role as carriers and vectors of trace elements in waters and soils. The different performed experiments put forward a colloidal control for a lot of trace elements occurring in the soil solution. Some of these latter are strongly complexed by the colloidal pool, while others are more little complexed, and a last part which remains unreactive regards to colloids. PH appears to be one major control parameter on the elemental composition of the soil solution, with any pH increase or decrease putting strong impact on the soil solution colloidal and elemental compositions. Furthermore, pH does largely play on the humic substance conformation, which are the main active organic molecules involved in the trace element sequestration within nature, impacting thus their own mobility and that of associated trace elements as well. This study also evidences the occurrence of supramolecular associations of small organic molecules within humic substances, as well as the presence of Fe-nanoparticles intimately bound to organic matter. These latter can sequestrate specific elements such as lead or titanium.