Influence du compartiment bactérien sur le transfert du zinc en milieu poreux non saturé : expériences et modélisation

par Céline Hébrard-Labit

Thèse de doctorat en Sciences et techniques du déchet

Sous la direction de Cécile Delolme.

Soutenue en 1998

à Lyon, INSA .


  • Résumé

    Les nombreux modèles de transfert de polluants dont dispose la communauté scientifique sont essentiellement hydrauliques et/ou physico-chimiques. Bien qu'elles puissent affecter directement les propriétés de transport des métaux, polluants non organiques, les interactions micro-organismes / métaux, ne sont que très rarement associées à l'hydraulique et la chimie du transfert en milieu poreux. Ce travail concerne l'influence des mécanismes d'interaction bactérie/métal sur le devenir du zinc en milieu sableux non saturé. Nous avons étudié, en fonction du pH (4 à 7) et de la concentration en zinc (2 à 20 mg Zn/l), l'int1uence d'une souche bactérienne, Pseudomonas putida, sur le transfert du métal. Des expériences en réacteurs fermés et en colonnes, avec et sans bio-film, ont montré une rétention plus importante du zinc en présence de cellules. L'influence de la microflore, significative dans les conditions testées, augmente avec la densité de cellules et le pH, pour être maximale à pH 6. La rétention par les bactéries est linéaire en milieu acide, et de type Freundlich à pH 7. Le zinc est retenu à pH 4 et 5 de façon réversible, tandis qu'apparaissent, à pH 6 et 7, des processus physico-chimiques irréversibles (précipitation) dont l'influence prédomine à pH neutre sur la biosorption. Un ajustement satisfaisant des courbes d'élution du métal a été obtenu, en milieu stérile comme en milieu colonisé, par l'utilisation d'un modèle de transfert distinguant deux fractions d'eau (mobile et immobile) et considérant une rétention linéaire selon une cinétique du premier ordre ainsi qu'un terme de consommation.

  • Titre traduit

    = Influence of the bacterial compartment in the transfer of zinc through a non saturated medium : experiments and simulations


  • Résumé

    Most of the numerous models developed in the recent years to simulate the fate of chemicals in porous media only rely on hydrodynamic and physico-chemical processes. Although biological mechanisms have been clearly identified to modify metallic ions transport properties, microorganism / metal interactions have hardly ever been related to transfer hydraulics and chemistry. The aim of the present work was to assess the influence bacteria/metal interaction mechanisms can have on metal fate in unsaturated medium. We have investigated the role of a bacterium strain, Pseudomonas putida, in zinc transfer through a non saturated sandy medium, as a function of pH (4 to 7) and metal concentration (2 to 20 mg Zn/L). Our experimental approach was based on batch and column experiments, both with and without biofilm. Zinc retention has been found to be more important in the presence of bacteria cells. Microflora influence, clearly identified in the tested conditions, increased with cell number and pH, to reach a maximum at pH 6. Under acidic conditions, the retention was subject to a linear isotherm whereas at pH 7 a good agreement was found with a Freundlich type equation. Zinc is retained at pH 4 and 5 by reversible processes while irreversible physico-chemical retention mechanisms (precipitation) seemed to be involved at pH 6 and 7, and to predominate on biosorption at neutrality. In sterile medium as well as in colonized one, cation transport was correctly described by coupling a two-region model (mobile/immobile) with a first order kinetic linear retention and a consumption term.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (386 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr.

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  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(2238)
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