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Caractérisation chimique et microscopique des oxyhydroxydes de fer naturels formés "in situ" dans les sédiments lacustres.

Fortin, Danielle (1992). Caractérisation chimique et microscopique des oxyhydroxydes de fer naturels formés "in situ" dans les sédiments lacustres. Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 269 p.

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Résumé

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Les oxyhydroxydes de fer diagénétiques sont considérés comme des substrats importants pour les processus d'adsorption des éléments traces dans les sédiments lacustres. Afin de comprendre et modéliser le comportement des éléments traces avec le modèle de complexation de surface en présence d'un adsorbant, il faut connaître certaines de ses caractéristiques, comme sa densité de sites, sa surface spécifique, ses constantes d'acidité intrinsèques, ses constantes d'adsorption et sa forme cristallographique. Il nous est apparu important d'étudier les caractéristiques physico-chimiques, morphologiques et cristallographiques des oxyhydroxydes de fer diagénétiques lacustres qui sont largement inconnues. Des oxyhydroxydes de fer naturels d'origine diagénétique ont été échantillonnés avec des collecteurs de Teflon insérés verticalement dans les sédiments de 8 lacs situés dans les régions de Sudbury, Muskoka et Québec. Les petites quantités d'oxyhydroxydes de fer ont été examinées en microscopie électronique à transmission, en diffraction-X et en diffraction des électrons. On y a également déterminé, par marquage au tritium, la concentration de sites d'adsorption (Ns ) et par titrage, les valeurs de pH de charge nulle (PHzpc) et les constantes d'acidité intrinsèques (Ka1int et Ka2 int). Pour la plupart des lacs étudiés, les résultats de diffraction-X et des électrons permettent d'identifier la lépidocrocite (y- FeOOH) et la ferrihydrite (5Fe203.9H20) comme oxyhydroxydes de fer cristallins. Les observations microscopiques indiquent la présence de quantités importantes d'oxyhydroxydes de fer amorphes. L'examen par microscopie électronique des oxyhydroxydes de fer naturels montrent qu'ils se présentent sous différentes formes: aiguilles, nodules, filaments et amorphe dispersé, en quantités variables selon les stations. La diffraction des électrons indique que les aiguilles dans les échantillons du lac Tantaré sont de la lépidocrocite. Pour les autres lacs, les aiguilles et les nodules montrent des patrons de diffraction diffus, indiquant un certain ordre cristallin, sans qu'il soit possible de leur attribuer un arrangement cristallin particulier; les filaments et le matériel amorphe dispersé sont caractérisés par un absence de patrons de diffraction. A quelques stations, des microorganismes (bactéries) sont associés aux oxyhydroxydes de fer naturels; leur rôle dans la formation d'oxyhydroxydes de fer dans les lacs plutôt acides n'est pas à écarter, car l'oxydation chimique seule du Fe(II) en Fe(III) à bas pH est cinétiquement lente et peut difficilement être à l'origine des quantités importantes d'oxyhydroxydes de fer déposées sur les collecteurs de Teflon. Les valeurs de Ns, pHzpc et Ka int des oxyhydroxydes de fer diagénétiques précoces diffèrent généralement de celles des oxyhydroxydes de fer synthétiques comme la goethite et les oxydes amorphes dérivés de Fe(III), qui sont souvent utilisés pour les expériences d'adsorption en laboratoire. La nature cristalline différente et la présence d'impuretés peuvent expliquer ces observations. Parmi les impuretés dosées, on note la présence de Corg et en plus faible quantité, de Si, S04' P04 et Mn. De ces impuretés, le carbone organique joue probablement le rôle le plus important. Des différences intersites sont observées pour Ns, pHzpc, Ka1int, Kaa2 int et pour les réflexions en diffraction-X.

Type de document: Thèse
Directeur de mémoire/thèse: Tessier, André
Informations complémentaires: Résumé avec symboles
Mots-clés libres: oxyhydroxydes de fer; sédiments lacustres; oxyde; nature cristalline; morphologie; chimie
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 03 oct. 2013 15:44
Dernière modification: 18 nov. 2015 16:19
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/1526

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