Interaction de la matière organique avec les micropolluants anthropiques et devenir lors de la coagulation

Interactions of organic matter with micropollutants and becoming during coagulation

• Auteur / Autrice : Aude-Valérie Jung
• Direction : Jean-Luc Bersillon, Céline Frochot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Géosciences
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Vandoeuvre-les-Nancy, INPL

Mots clés

Mots clés contrôlés

Tension superficielle

Fluorescence

Coagulation

Polluants

Acides humiques

Résumé

Des acides humiques de synthèse de différentes tailles moléculaires, obtenus par oxydation de catéchol et de glycine ou de triglycine, ont été caractérisés et comparés à des extraits naturels d'acides humiques associés aux matières en suspension aquatique (rivière Moselle). Le suivi cinétique de leur synthèse, par spectrofluorimétrie et spectroscopie infra-rouge, a permis d'appréhender le rôle des différents groupements fonctionnels dans l'organisation structurale finale des macromolécules. La nature des groupements azotés joue un rôle non négligeable dans leur comportement en fluorescence et à l'échelle de l'interface eau/air. Différents représentants de polluants anthropiques ont été choisis afin de déterminer leur capacité d'interaction avec la matière organique. Les herbicides atrazine et sulcotrione, ainsi que les tensio-actifs de type Nonyl-Phénols Ethoxylés (NPE) ne présentent pas d'interaction quantifiables par fluorescence avec les molécules organiques. En présence du polluant ± pyrèneα (Hydroxy Aromatique Polycyclique, HAP), les macromolécules semblent interagir de façon essentiellement photophysique avec la matière organique, notamment grâce à ses caractéristiques moléculaire hydrophobe en solution. Les molécules de tensio-actifs Sulfate Dodécyl de Sodium (SDS) et Bromure de Cétyl Triméthyl Ammonium (CTAB) présentent des interactions avec la matière organique pouvant être suivies en fluorescence et par des mesures de tension de surface à l'interface air/solution. Le mécanisme de coagulation des molécules organiques synthétiques par le nitrate ferrique a été comparé avec celui de la matière organique naturelle par des techniques de microscopie électronique à transmission (MET). Un mécanisme similaire d'élimination a été établi de façon systématique par la spectroscopie de perte d'énergie au seuils K du carbone et L du fer respectivement (CEELS et FeEELS). Les fonctions carboxyliques sont directement concernées dans le mécanisme. L'élimination successive de différents types de matière organiques est suspectée dans les échantillons naturels. Le degré d'oxydation du fer reste globalement inchangé lors de l'élimination de la matière organique, cependant, différents sites d'interaction avec la matière organique sont décelables par comparaison des résultats obtenus par spectroscopie de perte d'énergie avec ceux de spectroscopie Mossbauer. Enfin, l'optimum de coagulation ne correspond pas toujours à l'élimination maximale du pyrène. Suivant le type de matière organique concernée, le polluant peut être relargué en solution. Des reconformations des macromolécules organiques pourraient être à la source du mécanisme.

Several molecular weights humic-like compounds were synthesised by oxidation and polymerisation of catechol and glycine or triglycine, and compared to natural suspended matters extracts (Moselle River). The reaction kinetics were monitored by infra-red and fluorescence. This showed the role of the incorporated nitrogen in the overall fluorescence spectra. Furthermore, it bas been correlated to their air/water interface behaviour. The binding capacity of several priority pollutants with these organic molecules was quantified using fluorescence derived methods. Atrazine and sulcotrione (herbicides), as well as a non-ionic nonyl phenol (surfactant) present no significant fluorescence quenching with humic substances. An entrapment of pyrene (Hydroxy Aromatic Polycyclic, HAP) was shown using fluorescence and interfacial tension measurements. Sodium Dodecyl Sulfate (SDS) and Cet yI Trimethyl Ammonium Bromide (CTAB) interact with these molecules as well. This was shown at the molecular level, using fluorescence quenching of the humic like material. Also, this interaction was pointed out using air/water interfacial tension measurements. The coagulation mechanism between ferric nitrate and natural as well as synthetic organic molecules bas been developed thanks to this technique. Iron status remains unchanged as far as its oxidation status is concerned. However, different organic matter complexation sites could be discriminate by iron loss- spectroscopy (EELS) coupled with Mossbauer technique. Finally, optimum conditions for pyrene removal seem to be independant of the optimum coagulation dose. Conformational changes of organic structures could be involved in the mechanism.