Etude de l'impact de la complexation organique atmosphérique sur la solubilité du fer terrigène

par Rodolphe Paris

Thèse de doctorat en Chimie de la pollution atmosphérique et physique de l'environnement

Sous la direction de Jean-Louis Colin.

Soutenue en 2011

à Paris 7 .


  • Résumé

    La solubilité du fer d'origine désertique en phase aqueuse atmosphérique est essentielle pour estimer l'impact du dépôt humide sur la production primaire marine, donc sur cycle biogéochimique du carbone. Ma thèse étudie l'impact de la complexation organique atmosphérique en phase aqueuse, sur la dissolution du fer des poussières terrigènes. J'ai mené en parallèle i) une étude de terrain, sur la fraction soluble d'aérosols collectés en zone d'émission de poussières minérales, pendant la saison des feux de biomasse, sources de composés organiques et ii) une étude en laboratoire, sur l'effet de composés organiques présent dans l'atmosphère pouvant avoir un impact sur la dissolution du fer des poussières désertiques. Mon étude a mis en évidence que la solubilité du fer des poussières minérales, était augmentée dans les échantillons de mélanges avec les aérosols organiques. Les études, en conditions contrôlées révèlent que plusieurs ligands organiques du fer peuvent avoir un impact sur sa dissolution. L'efficacité à augmenter la dissolution dépend du ligand: l'oxalate est le plus efficace suivi du tartrate et du glycolate, du malonate et de l'acide humique, analogue d'HULIS. Cette dissolution, sans lumière, obéit à un mécanisme de dissolution réductive, donc à la formation de Fe(ll) en phase dissoute. J'ai établi, une corrélation positive entre la concentration dissoute de fer et celle d'oxalate ou en acide humique. Pour les autres ligands, la dissolution est cinétiquement limitée et présente une relation asymptotique avec la concentration en ligands. Une étude sur l'effet de l'oxalate montre que son effet varie en fonction de la source de poussière désertique, et donc de la composition minéralogique des aérosols. Outre son impact connu sur la dissolution des (hydr)-oxydes de fer, j'ai montré que l'oxalate augmente la solubilité du fer contenu dans les argiles, ainsi il a été possible d'établir une paramétrisation de la solubilité du fer en fonction de la concentration en ligand et la composition minéralogique. Toutefois, cette étude n'explique qu'une partie de la variabilité de la solubilité du fer mesurée sur le terrain et il est nécessaire, d'intégrer d'autres paramètres tels que la lumière et l'impact de la complexation sur le fer anthropique. Enfin, une meilleure quantification de la composition organique de la phase aqueuse atmosphérique semble indispensable.

  • Titre traduit

    Study of the atmospheric organic complexation effect on iron dust solubility


  • Résumé

    Iron dust solubility in atmospheric waters is critical to estimate the effect of its deposition on primary production, especially on global carbon cycle. My PhD studies the effect of atmospheric organic complexation on iron dust dissolution. First of all, I studied the water soluble fraction of collected aerosols in the source region during strong biomass burning event, an important source of organic compounds. Second of all, I performed laboratory experiments with dust particles from different African sources and different organic compounds measured in the atmosphere. This work have highlight that the variability of iron dust solubility could be linked to the organic complexation. Oxalic acid is the most important iron ligand in the atmosphère and is the one with the most important effect on iron solubility, but others organic compounds such as malonic, tartane, glycolic acids or HULIS could enhanced the dissolution of iron. This dissolution, without light, is reductive and lead to the formation of Fe(II). I found a linear dissolution for dust iron in presence of increasing concentration of oxalate and HULIS, but for the other compounds the dissolution seems to be limited. I also found that the mineralogical composition of iron contained in dust is very important, and the dissolution is controlled by me presence of iron from clay minerals rather than iron from (hydr-)oxides.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (138 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 224 réf.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris Diderot - Paris 7. Service commun de la documentation. Bibliothèque Universitaire des Grands Moulins.
  • PEB soumis à condition
  • Cote : TS (2011) 038
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