DOI
https://doi.org/10.26047/PIREN.rapp.ann.2025.vol15
Résumé
Ce rapport présente des recherches menées lors de la thèse de Maëva Philippe durant la phase 8 du PIREN-Seine et mises en forme par Areej Adra dans le cadre de la phase 9 du PIREN-Seine et de l’ANR Antimony (Projet-ANR-22-CE01-0016).
Du fait de l’utilisation de l’antimoine (Sb) dans divers matériaux technologiques, comme additif dans des produits pour ses propriétés ignifuges (par ex. les plaquettes de frein), les sols et sédiments de la région parisienne (et les sédiments urbains dans le monde) montrent des concentrations en Sb jusqu'à deux ordres de grandeur supérieures au fond géochimique local. Cet enrichissement est particulièrement observé dans les sédiments des bassins autoroutiers, collectant le Sb provenant du trafic, et dans lesquels la réactivité géochimique de Sb est un critère considéré pour la gestion des sédiments contaminés. Cet élément présente différentes formes chimiques dans les sédiments, dont l'identité est en partie contrôlée par les conditions redox locales. La réactivité géochimique de ces formes reste peu étudiée, alors que ce paramètre conditionne fortement sa mobilité vers l’environnement, notamment son relargage des sédiments vers les eaux de surface. Pour mieux comprendre la réactivité géochimique de Sb, des expériences d’incubation de sédiments ont été réalisées au laboratoire en mélangeant des sédiments de bassins autoroutiers avec de la ferrihydrite (oxyhydroxyde de fer mal cristallisé commun des environnements de surface) co-précipitée avec du Sb(V), pendant 210 jours sous une colonne d'eau dans des conditions oxiques ou anoxiques. En conditions anoxiques, reproduisant les conditions du bassin rempli, nos résultats montrent la formation de magnétite biogénique à partir de la ferrihydrite par le consortium bactérien initialement présent dans les sédiments. Cela s’accompagne d’un changement de spéciation pour Sb, passant de Sb(V) porté par la ferrihydrite à Sb(III) associé à la magnétite. Dans l'expérience oxique modélisant le bassin à sec, la diffusion progressive de l'air dans la colonne d'eau initialement anoxique entraîne l'oxydation de la magnétite portant Sb(III) en phases à Sb(V), confirmant la forte réactivité géochimique du Sb lorsqu'il est soumis à des fluctuations redox. Quel que soit le pas de temps étudié au long de l'incubation, la libération de Sb en solution reste inférieure à 1 % du stock initial introduit dans le sédiment en conditions statiques. Puisque la libération de Sb en phase dissoute lors d’essais de lixiviation standardisés est un critère déclassant pour la gestion des sols et sédiments contaminés, les connaissances fondamentales que nous apportons ici pourraient contribuer à définir les conditions propices à la rétention du Sb
en phase solide, voire apporter des éléments de connaissance pour améliorer la représentativité environnementale des essais standardisés.
Points clefs
- En conditions anoxiques, la ferrihydrite porteuse de Sb(V) se transforme en magnétite porteuse de Sb(III) dans un milieu de sédiments autoroutiers ;
- Le relargage de Sb en solution lors des transformations minéralogiques observées est faible (<1 % molaire du Sb initial dans le sédiment) ;
- Le Sb(III) associé à la magnétite s’oxyde rapidement en présence d’air.
