Chapitre I
Rappels bibliographiques
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sédiments. Les principaux facteurs sont présentés dans les paragraphes ci-après au regard des
mécanismes d’interactions sédiments/éléments en traces minéraux.
B.2.1. pH
Le pH est susceptible d’avoir, en plus de son effet sur le soluté (effet direct), un effet sur
l’adsorbant et sur le milieu liquide (effet indirect).
- Effet direct : la variation du pH est le facteur dont l’action sur la mobilité des métaux
est la plus déterminante. La spéciation aqueuse du métal change avec le pH et cela
influence la fixation sur la phase solide. Un pH élevé tend à augmenter la sorption des
ions métalliques et diminuer le potentiel de surface. La précipitation se produit aussi.
Le pH du milieu influence ainsi leur précipitation et leur mobilité. Lorsque les
éléments sont stables sous forme cationiques (Pb
2+ ), l’augmentation du pH favorise la
déprotonation des complexes aqueux, donc la diminution de la charge et des
répulsions. Au contraire, lorsque les éléments sont stables sous forme anionique
(Cr 2 O 7
2, ASO 4
3, …), la solubilité augmente lorsque le pH augmente (Bourg et Lock,
1996 in Chatain, 2004).
- Effet indirect : en condition acide, les sites échangeables sont occupés par les protons
(H+) entrainant ainsi la libération des espèces adsorbées sur la matière organique et les
argiles (phénomènes de compétition entre les protons et les cations métalliques). Les
carbonates tels que la calcite se dissolvent partiellement lorsque le pH augmente,
entrainant alors la libération des éléments qui leurs sont associés.
Le pH influence aussi fortement les phénomènes d’adsorption entre les particules du sédiment
et les éléments en traces métalliques, car il détermine la charge de surface des particules
solides. En effet, en présence d’eau les groupe fonctionnels des particules du sédiment (-OH, -
COOH, -NH 2 ) acceptent ou libèrent des protons selon les conditions du milieu. L’association
de protons avec la surface à faible pH lui confère ainsi une charge positive, alors que la
dissociation de protons, en conditions moins acides, lui confère une charge négative (Evans,
1989).
B.2.2. Condition d’oxydoréduction
Il existe trois voies par lesquelles les conditions d’oxydoréduction peuvent influencer la
mobilité des éléments en traces métalliques dans les sédiments :
- Le changement du degré d’oxydation de l’élément lui-même peut influencer
directement sa solubilité et sa mobilité, comme l’oxydation du Cr(III) en Cr (VI)
nettement plus mobile (effet direct) (Blanchard, 2000).
- La formation ou dissolution des phases porteuses de l’élément : la
solubilisation des oxydes, (oxy) hydroxydes, et hydroxydes de fer et de
manganèse, en conditions réductrices et à pH acide, constitue la voie essentielle
Rappels bibliographiques
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sédiments. Les principaux facteurs sont présentés dans les paragraphes ci-après au regard des
mécanismes d’interactions sédiments/éléments en traces minéraux.
B.2.1. pH
Le pH est susceptible d’avoir, en plus de son effet sur le soluté (effet direct), un effet sur
l’adsorbant et sur le milieu liquide (effet indirect).
- Effet direct : la variation du pH est le facteur dont l’action sur la mobilité des métaux
est la plus déterminante. La spéciation aqueuse du métal change avec le pH et cela
influence la fixation sur la phase solide. Un pH élevé tend à augmenter la sorption des
ions métalliques et diminuer le potentiel de surface. La précipitation se produit aussi.
Le pH du milieu influence ainsi leur précipitation et leur mobilité. Lorsque les
éléments sont stables sous forme cationiques (Pb
2+ ), l’augmentation du pH favorise la
déprotonation des complexes aqueux, donc la diminution de la charge et des
répulsions. Au contraire, lorsque les éléments sont stables sous forme anionique
(Cr 2 O 7
2, ASO 4
3, …), la solubilité augmente lorsque le pH augmente (Bourg et Lock,
1996 in Chatain, 2004).
- Effet indirect : en condition acide, les sites échangeables sont occupés par les protons
(H+) entrainant ainsi la libération des espèces adsorbées sur la matière organique et les
argiles (phénomènes de compétition entre les protons et les cations métalliques). Les
carbonates tels que la calcite se dissolvent partiellement lorsque le pH augmente,
entrainant alors la libération des éléments qui leurs sont associés.
Le pH influence aussi fortement les phénomènes d’adsorption entre les particules du sédiment
et les éléments en traces métalliques, car il détermine la charge de surface des particules
solides. En effet, en présence d’eau les groupe fonctionnels des particules du sédiment (-OH, -
COOH, -NH 2 ) acceptent ou libèrent des protons selon les conditions du milieu. L’association
de protons avec la surface à faible pH lui confère ainsi une charge positive, alors que la
dissociation de protons, en conditions moins acides, lui confère une charge négative (Evans,
1989).
B.2.2. Condition d’oxydoréduction
Il existe trois voies par lesquelles les conditions d’oxydoréduction peuvent influencer la
mobilité des éléments en traces métalliques dans les sédiments :
- Le changement du degré d’oxydation de l’élément lui-même peut influencer
directement sa solubilité et sa mobilité, comme l’oxydation du Cr(III) en Cr (VI)
nettement plus mobile (effet direct) (Blanchard, 2000).
- La formation ou dissolution des phases porteuses de l’élément : la
solubilisation des oxydes, (oxy) hydroxydes, et hydroxydes de fer et de
manganèse, en conditions réductrices et à pH acide, constitue la voie essentielle