Impact de la matière organique sur le transport de l'antimoine dans les eaux naturelles : étude expérimentale et modélisation physico-chimique

par Marie Tella

Thèse de doctorat en Géochimie

Sous la direction de Gleb Pokrovski.

Soutenue en 2009

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    Cette étude a pour but de quantifier le rôle de la matière organique dissoute et particulaire sur le comportement géochimique de l'antimoine dans les environnements aquatiques continentaux, en combinant mesures expérimentales en laboratoire (solubilité, potentiométrie, dialyse) et spectroscopie d'absorption de rayons X in situ (XAS) avec modélisations physico-chimiques et géochimiques. L'identité, la structure et la stabilité des complexes que forment en solution aqueuse l'antimoine trivalent (SbIII) et pentavalent (SbV) avec des ligands organiques modèles (acides carboxyliques, phénols, polyols, amides), ayant des groupements fonctionnels typiques de la matière organique naturelle, ont été déterminées par des essais de solubilité et potentiométrie, combinés à des mesures par spectroscopie XAS. Nos résultats mettent en évidence, pour la première fois, la formation de complexes stables de type chélate entre Sb et les ligands organiques possédant des fonctions COOH et COH. Ces complexes sont constitués de cycles à 5-7 atomes formés entre Sb et deux fonctions adjacentes du ligand organique, avec SbIII en coordinence 4 et SbV en coordinence 6 avec les atomes d'oxygène et des stoechiométries Sb:ligand de 1:1 à 1:3 (suivant la nature et la concentration du ligand). Les constantes de stabilité générées pour ces complexes impliquent qu'une partie importante de Sb dissous (jusqu'à 30-50%) peut être complexé par les acides humiques dans les eaux naturelles, en accord avec des données de dialyse. Nos mesures d'absorption de Sb par des microorganismes photosynthétiques (cyanobactéries) et sur des surfaces modèles organiques (cellulose et chitine) et minérales (goethite) permettent d'évaluer le potentiel d'immobilisation de Sb par ces surfaces. Nos résultats indiquent que les surfaces organiques et biologiques et la matière organique dissoute peuvent rivaliser de façon efficace pour Sb avec les surfaces et particules minérales qui ont toujours été considérées comme les hôtes principaux des e��léments en trace dans les environnements aquatiques. . .

  • Titre traduit

    Impact of organic matter on antimony behaviour in natural aquatic systems


  • Résumé

    The aim of this work is to quantify the impact of organic matter on antimony behaviour in continental aquatic environments combining experimental measurements (solubility, potentiometry, and dialysis) and in situ X-rays absorption spectroscopy (XAS) in order to develop physicochemical models of antimony speciation. The identity, structure and stability of SbIII and SbV complexes formed with simple organic ligands (carboxylic acids, phenols, polyols, amides), with similar functional groups as those encountered in natural organic matter, were determined by solubility and potentiometric measurements combined with XAS measurements. Our results show for the first time the occurrence of stable chelate complexes between Sb and the organic ligand possessing COOH and COH moieties. These complexes exhibit 5 to 7 membered cycles involving Sb and two adjacent functional groups of the organic ligands in which SbIII and SbV are surrounded by 4 and 6 oxygen atoms, respectively, with Sb:ligand stoichiometries from 1:1 to 1:3 (according to the nature and concentration of the ligand). Stability constants generated for these species imply that a main part of dissolved Sb (up to 30-50%) could be complexed by humic acids in natural waters, in agreement with dialysis results. Furthermore, our results on Sb adsorption by cyanobacteria and on organic (cellulose and chitin) or mineral surfaces (goethite) permit to evaluate the impact of theses surfaces on Sb mobility. Indeed, competitive interactions are predicted for Sb between organic matter, including biological or organic surfaces and dissolved organic matter, and inorganic surfaces, the main reactants for trace elements in aquatic environments. . .

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Informations

  • Détails : 1 vol. (207 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 144-151

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2009TOU30138
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