Biogéochimie du fer et des éléments associés : exemple de l'arsenic (V)

par Mohamad Fakih

Thèse de doctorat en Sciences de la Terre. Géochimie

Sous la direction de Aline Dia.

Soutenue en 2008

à Rennes 1 .

mots clés

• Sols -- Teneur en fer
• Géochimie
• Fer -- Réduction par les bactéries
• Oxydation biologique
• Arsenic

Résumé

L’objectif de cette étude est d’évaluer le rôle de l’activité biologique et des réactions non métaboliques dans le contrôle cinétique des transformations minéralogiques et des transferts de fer et des contaminants associés. Cette étude est divisée en deux volets. Le premier volet concerne donc l’oxydation du Fe(II) en présence des bactéries et la biominéralisation. Les résultats obtenus ont montré que les bactéries retardaient l’oxydation du Fe(II) plutôt que de la catalyser par des processus passifs (réactions non métaboliques). Le deuxième volet concerne l’étude in situ de la bio-réduction d’oxyhydroxydes de Fe synthétiques (ferrihydrite et lépidocrocite) dopés ou non en As(V). L’étude a permis de développer une méthodologie originale de suivi qualitatif et quantitatif in situ de la dissolution réductrice d’oxydes de fer. La libération de l’arsenic est plus importante dans le cas de la dissolution de la lépidocrocite que dans celle de la ferrihydrite, à cause de l’indisponibilité ou de la destruction des sites à la surface de la lépidocrocite réduite, alors qu’une partie de l’arsenic se réadsorbe à la surface de la ferrihydrite réduite. Dans tous les cas, le rôle majeur de la colonisation bactérienne a été montré.

Titre traduit

Biogeochemistry of iron and associated elements : the arsenic (V) example

Résumé

The objective of this study is to assess the role of biological activity and non-metabolic reactions in controlling kinetic mineralogical transformations and transfers of iron and associated contaminants. They behave like sinks or sources of trace elements depending on the environmental redox conditions. This study is divided into two parts (bio-oxidation and bio-reduction). The first part concerns therefore the oxidation of Fe(II) in the presence of bacteria and biomineralisation, the bacteria inhibit the iron (II) oxidation via non metabolic processes. The second part concerns the in situ study of bio-reduction of iron oxyhydroxydes (ferrihydrite and lépidocrocite) doped or not in As(V). The study has helped to develop an original methodology for both in situ qualitative and quantitative monitoring. The As release is more important for lepidocrocite dissolution than for ferrihydrite one because of the unavailability or destuction of surface sites, while part of arsenic is readsorb onto the surface of reduced ferrihydrite. In all cases, the key role played by the bacterial colonization was established.