Photoréduction du fer dans la colonne d'eau en milieu lacustre.

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.

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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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