Cas des boues de Thiverval{Grignon

L'analyse de l'echantillon SBp798 par diraction des rayons X n'a pas permis de preciser la nature des mineraux phosphates. Ceux-ci sont sans doute en concentra-tion insusante. Aussi, malgre le traitement prealable a l'eau oxygenee, leur signal est masque par le bruit de fond de la matrice amorphe. Les seuls mineraux qui apparaissent par ce mode d'analyse sont: du Quartz, de la Weddelite, du Gypse, du Plagioclase, de l'Illite, de la Kaolinite et de la Chlorite.

Cependant, l'analyse de diraction des rayons X sur poudre a aussi ete realisee sur les boues recuperees en sortie de sechage (echantillon SBs798 du tableau 4.1). On y decele des mineraux silicates et des traces de Lipscombite Fe3(PO4)2(OH)2

qui est un mineral ferroso-ferrique.

Ainsi, les resultats d'analyses a la microsonde comme ceux de la diraction X semblent indiquer la presence de phosphates comportant des formes reduites du fer. Cette observation n'est pas surprenante dans la mesure ou, lors des prelevements, la dephosphatation a la station etait assuree par adjonction de sulfate ferreux.

9.2.2 Cas des boues de Thiverval{Grignon

Boues non chaulees

Dans le cas des boues non chaulees de Thiverval{Grignon, on retrouve une matrice amorphe importante. Toutefois, les images d'electrons retrodiuses montrent un grand nombre de mineraux plus ou moins spheriques de 10



m a 20



m (gure 9.10).

Ceux-ci sont essentiellement des silicates (Quartz, Feldspath) mais certains pro-bablement constitues de calcite (gures 9.11 et 9.12). Le phosphore est relativement disperse dans la matrice. Il semble associe en partie au calcium. Cependant des phosphates de fer isoles se distinguent nettement.

L'analyse de la composition des mineraux phosphates montre la preeminence d'un phosphate de calcium de formule assez constante (tableau 9.4). Ce dernier est compose essentiellement de P et Ca en proportions semblables, ce qui est caracteris-tique des Apatites. Cependant, il comporte aussi du fer, de l'aluminium du silicium

Les boues chaulees de

Thiverval

comportent surtout des phosphates de calcium, des phosphates de fer et une matrice riche en phosphore

et du magnesium. Une telle composition caracterise des phosphates plus complexes du type Alluaudite, Whiteite, Arrojadite ou Samuelsonite

:::

Cependant, aucun d'entre eux ne presente une stchiometrie ou Ca et P sont majoritaires.

Figure 9.10 {

Aspect de la boue THn798, observee en lame mince, au microscope elec-tronique a balayage.

Tableau 9.4 {

Composition chimique des mineraux phosphates dans la boue non chaulee deThiverval{Grignon (echantillon THn798), resultats de microanalyse X.

n d'analyse Formule simpliee Mineraux possibles 1 P16Ca15Fe2Al2MgO63 Apatite (?)

2 P15Ca16Fe1Al2Si2MgO63 Apatite (?) 3 P15Ca14Fe1Al3Si2SMgO63 Apatite (?) 4 P15Ca13Fe2Al3Si2SKMgO63 Apatite (?)

? ? ?

Sur l'echantillon THn798, les phases cristallisees identiables par diraction des rayons X, comportent des silicates dont le Quartz et le Microcline, mais aussi des mineraux calcaires en nombre important dont la Calcite et la Dolomite. La Gibbsite appara^t en trace. Les mineraux phosphores deceles sont l'apatite et la Struvite.

Boues chaulees

Contrairement aux boues non chaulees et aux echantillons de Saint Brieuc, dans les boues chaulees de Thiverval{Grignon, le phosphore n'est pas disperse dans la matrice. Il se trouve concentre dans des phases minerales (gure 9.13). Il est alors associe exclusivement a du calcium ou inclus dans des mineraux plus

Dans les boues chaulees il n'y a plus de phosphore dans la matrice: il est piege

sous forme d'apatite complexes comportant du calcium, de la silice et de l'aluminium. Le calcium est disperse dans toute la matrice. La boue comporte aussi une fraction importante de mineraux silicates.

L'analyse de la composition des mineraux phosphates par microanalyse X a permis de deceler un phosphate de fer, en depit de l'importance du calcium dans la matrice (tableau 9.5).

Potassium Electrons

rétrodiffusés

Phosphore

100 µm ^{100 µm}

Fer Silice Calcium

Aluminium ^Magnésium 1 2 2 2 2 6 6 6 6 2 3 4 5 5 ₅ 5 4 4 3 3 3 3 3 1 1

Figure 9.11 {

Cartographie de l'echantillon THn798 realisee par microanalyse X. Le phosphate est associe au fer (1) ou au calcium (2). La boue comporte aussi des mineraux silicates dont probablement du quartz (3), des argiles (4) et des feldspaths potassiques (5). Les mineraux comportant uniquement du calcium sont sans doute constitues de calcite (6).

Tableau 9.5 {

Composition chimiques des mineraux phosphates dans la boue chaulee de

Thiverval{Grignon (echantillon THc798), resultat de microanalyse X.

n d'analyse Formule simpliee Mineraux possibles 1 P9Ca21Fe1Al3Si4MgO60 Apatite (?)

2 P17Fe18Mg4NaO63 Alluaudite (?)

Potassium Aluminium Electrons rétrodiffusés Phosphore 100 µm ^{100 µm}

Fer Silice Calcium

Magnésium 2 2 2 1 1 5 4 4 4 5 5 5 5 5 5 3 3 3 3 5 2 2 2

Figure 9.12 {

Seconde cartographie de l'echantillon THn798 realisee par microanalyse X. Le phosphate se retrouve associe au fer (1) ou au calcium (2). De m^eme, la matrice comporte des mineraux silicates dont probablement du quartz (3) des argiles (4) et des feldspaths potassique (5) ainsi que des mineraux calcaires (6).

Electrons rétrodiffusés

Phosphore

100 µm ^{100 µm}

Fer Silice Calcium

Potassium Aluminium Magnésium

1 2 2 3 3 4 4 5 ⁵ 5 5 2 1 2 2 1 4

Figure 9.13 {

Cartographie de l'echantillon THc798 realisee par microanalyse X. Le phos-phate est essentiellement associe au calcium sous des formes proches de l'apatite (1) ou dans des mineraux comportant aussi de la silice et de l'aluminium (2). La boue comporte aussi des mineraux silicates dont probablement du quartz (3), des argiles (4) et des feldspaths potassiques (5).

? ? ?

Enn, l'analyse de ce dernier echantillon par etude de la diraction des rayons X n'a pas permis d'identier plus precisement les formes du phosphore. Les eventuels mineraux phosphores sont masques par le bruit de fond de la matrice. Les m^emes silicates que dans l'echantillon non chaule ont ete recenses: Quartz, Microcline et Plagioclase. Le calcium prend des formes plus nombreuses: Calcite, Weddellite, Wollastonite et Vaterite.

9.3 Speciation du phosphore par extractions

Dans le document Devenir du phosphore apporté sur les sols et risques de contamination des eaux de surface. Cas des boues de stations d'épuration (Page 176-181)