Aubé, François
(1994).
Photoréduction du fer dans la colonne d'eau en milieu lacustre.
Mémoire.
Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 136 p.
Résumé
L'importance du fer en milieu aquatique est connue depuis longtemps. Les
oxyhydroxydes de fer(III) jouent, entre autres, un rôle important dans la biogéochimie
des éléments traces, particulièrement de métaux traces (Cd, Cu, Ni, Pb, Zn) et d'anions
traces (As, Se). Plus précisément, ces éléments traces s'associent aux oxyhydroxydes
de fer(III); une dissolution de ces oxyhydroxydes s'accompagne d'une mise en solution
des éléments traces associés. Il est donc nécessaire de comprendre le cycle du fer dans
la colonne d'eau pour comprendre le cycle de ces éléments.
On observe, pour certaines conditions, un cycle diurne du fer dans la colonne
d'eau de certains lacs. Quelques études qualitatives ont suggéré que le cycle observé
est causé par la photoréduction du fer(III) en fer(II). Plusieurs études ont démontré en
laboratoire que la dissolution et la réduction du fer(III) peut se faire selon six processus
majeurs. Par contre, aucune étude systématique n'a encore montré que les principes
trouvés en laboratoire pour la réduction s'appliquent au milieu naturel. Le présent
projet consiste donc à étudier in situ, dans un milieu lacustre, le cycle du fer afin de
déterminer les processus les plus importants en mettant l'emphase sur les processus de
photoréduction, moins connus.
L'étude in situ de la réduction et de la dissolution du fer(III) s'est faite en isolant
une portion d'eau du lac dans un contenant en quartz et en minimisant la réoxydation
du fer(Il) produit (en barbotant de l'azote durant une nuit). Par la suite, le pH de l'eau
était ajusté dans les bouteilles et celles-ci étaient fermées à l'aide d'un septum. Enfin,
les bouteilles étaient placées dans l'eau du lac et on a suivi dans le temps les diverses
concentrations de fer (fer(II), fer total dissous et fer total). L'intensité lumineuse
(mesurée à l'aide d'un spectroradiomètre submersible) était variée en plaçant les
bouteilles à diverses profondeurs dans la colonne d'eau.
Les résultats ont montré que la principale réaction de production du fer(II) était
la photoréduction du fer(III). Une relation linéaire a été obtenue entre l'intensité
lumineuse et la quantité de fer(II) produit. Les longueurs d'ondes les plus efficaces
pour la photoréduction semblaient se situer dans l'intervalle de 300 à 400 nm. Les
espèces de Fe(III) impliquées dans la photoréduction étaient particulaires (lac
St-Joseph) ou dissoutes (lac Charlopin).
Un état stationnaire de la concentration de fer(II) était observé quelques heures
après le début de l'expérience. La courbe de l'augmentation de fer(II) en fonction du
temps pouvait être décrite par un mécanisme comportant deux réactions principales: la
photoréduction du fer(III) (dissous ou sous forme d'oxyhydroxydes) et la réoxydation
du Fe(II) (par l'oxygène résiduel et/ou par des espèces transitoires résultant de la
photoréduction).
Le pH avait également une très grande influence sur la photoréduction. Dans
nos conditions expérimentales, aucune photo réduction n'était observée au lac St-Joseph
à un pH supérieur à 6,0. L'augmentation de la vitesse de réoxydation du fer(II) et la
relation entre le pH et la formation de complexe entre le fer et la matière organique
naturelle sont des hypothèses avancées pour expliquer ce phénomène.
Type de document: |
Thèse
Mémoire
|
Directeur de mémoire/thèse: |
Tessier, André |
Mots-clés libres: |
photoréduction; fer; colonne d'eau; milieu lacustre; biogéochimie; concentration; cycle; dissolution; in situ; oxyhydroxyde; réoxydation; lac Charlopin; lac Saint-Joseph |
Centre: |
Centre Eau Terre Environnement |
Date de dépôt: |
18 juin 2013 15:53 |
Dernière modification: |
06 nov. 2015 19:06 |
URI: |
http://espace.inrs.ca/id/eprint/1346 |
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