Compartimentation / Labilité des ETM dans les échantillons

3.1 Limonite

3.1.1 Extraction à l’eau

Dans la limonite, le silicium est le principal élément extrait par l’eau avec 6,1 mg kg

-1

. Les

éléments en traces mobilisés par l’eau sont par ordre d’importance le Ni (0,7 mg kg

-1

), le Cr

(0,5 mg kg

^-1

) et le Cu (0,3 mg kg

^-1

) (Tableau 3-10).

Tableau 3-10 : Teneurs en éléments (mg kg-1) associés aux compartiments de la limonite

mobilisables à l’eau, à la cobaltihexamine, au DTPA à l’hydroxylamine et au CBD. Les valeurs entre

parenthèse indiquent les pourcentages massiques des teneurs totales présentes dans la limonite.

Eau Cobaltihexamine DTPA Hydroxylamine CBD

Si 6,1 (0,04) <LD 6,4 (0,04) 17 (0,1) 830 (5,7) Al <LQ <LQ 58 (0,3) 3,4 (0,02) 2630 (15,5) Fe 0,2 (0,00) 67,5 (0,03) <LQ 31,4 (0,01) 18438 (7,9) Mg 1,3 (0,01) 7 (0,06) 0,4 (0,00) 19,7 (0,17) 85,3 (0,7) Mn 0,1 (0,00) <LD <LQ 2347,6 (33,7) 32,3 (0,5) Ni 0,7 (0,01) <LQ 0,9 (0,01) 83,4 (1,1) 425 (5,6) Cr 0,5 (0,00) 32,8 (0,07) 24,6 (0,05) 181,3 (0,4) 3134 (6,7) Ca <LQ 29 (5,1) <LQ 22,6 (4,0) 227,4 (39,8) Co <LQ <LQ 0,06 (0,01) 138,8 (33,5) 188 (43,6) Cu 0,3 (0,03) <LQ 5,4 (0,5) 2,02 (0,2) 589 (51,5) LQ = Limite de quantification

3.1.2 Extraction à la cobaltihexamine

L’extraction à la cobalthyhexamine est un moyen de déterminer la capacité d’échange

cationique (Bertin et al.) d’un échantillon. La CEC de la limonite est de 0,3 cmol kg

^-1

et

occupée principalement par le Fe (67,5 mg kg

^-1

), de Cr (32,8 mg kg

^-1

), de Ca (29 mg kg

^-1

) et

de Mg (7 mg kg

^-1

). On remarque ainsi que le Ni contenu dans la limonite n’est pas sous forme

cationique échangeable (Tableau 3-10).

3.1.3 Extraction au KH

₂

PO

₄

La plus grande efficacité du KH

₂

PO

₄

par rapport à la cobaltihexamine pour mobiliser le Cr de

la limonite (2,1 % du Cr total (980 mg kg

^-1

)) indique que le Cr échangeable dans la limonite

est principalement sous forme anionique Cr(VI). On peut noter que cette teneur en Cr(VI)

échangeable est dix fois plus importante que la moyenne de celles recensées par Becquer sur

un site de Nouvelle Calédonie (Becquer et al. 2003) mais similaire à celles déterminées par

Garnier (Garnier et al. 2006) sur les sols de Niquelândia.

3.1.4 Extraction au DTPA

L’aluminium, le Cr, le Si et le Cu sont les principaux éléments mobilisés par le DTPA dans la

limonite avec des teneurs respectives de 58,0 mg kg

^-1

, 24,6 mg kg

^-1

, 6,4 mg kg

^-1

et 5,4 mg kg

-1

. Leurs concentrations en solution restent cependant très faibles par rapport aux teneurs

totales présentes dans le solide (Tableau 3-10).

3.1.5 Extraction à l’hydroxylamine

Sur les 5,7 g de Mn présents dans un 1 kg de limonite, 33,7 % sont extraits par le traitement à

l’hydroxylamine ainsi que 33,5 % du Co total. Cette association du Co aux oxydes de Mn

avait déjà été observée par Garnier et al. (2006) dans les sols de Niquelândia et par Quantin et

al. (2002) sur ceux de Nouvelle Calédonie. Les autres éléments sont peu mobilisés par cet

extractant, supposé extraire spécifiquement les oxydes de manganèse (Chao 1972).

3.1.6 Extraction au CBD

L’extraction CBD (réduction des oxydes de fer par le dithionite dans une solution de citrate

tamponnée par du bicarbonate de sodium) a pour objectif d’évaluer la part d’éléments en

traces associés aux oxydes de Fe bien cristallisés. Dans la limonite les éléments ayant été

extraits sont par ordre d’importance : Fe (8 % du Fe total), Al (16 % de l’Al total), Si (6 % du

Si total), Ca (40 % du Ca total), Mg (0,7 % du Mg total) et Mn (0,5% du Mn total) (Tableau

3-10). Le chrome est le principal élément en trace extrait par le CBD (3134 mg kg

^-1

) suivi par

Cu (589 mg kg

^-1

), Ni (425 mg kg

^-1

) et Co (188 mg kg

^-1

). Ces quantités représentent,

respectivement, 7%, 51%, 5,5% et 45% des teneurs totales en Cr, Cu, Ni et Co (Tableau

3-10). Le traitement au CBD ne mobilise pas des quantités importantes de Ni et de Cr par

rapport à leurs teneurs totales alors qu’une part relativement importante du Cu, du Co, de l’Al

et du Ca est extraite. Ces résultats sont contradictoire avec la plupart des extractions de ce

type réalisées sur des sols ultramafiques (Trolard et al. 1995; Quantin et al. 2002; Becquer et

al. 2006; Garnier et al. 2006). L’hypothèse de la présence de différents types d’oxydes de Fe

plus ou moins substitués et plus ou moins résistant à la dissolution en fonction des cations

substituant le fer, les goethites riches en Cr et Al étant plus résistantes que celles riches en Ni

(Trolard et al. 1995) ne parait pas suffisante pour expliquer cette très faible solubilisation.

D’autre part la quantité de Mn extraite par le CBD est inférieure à celle extraite par

l’hydroxylamine ce qui est impossible si l’on considère les pouvoirs réducteurs respectifs de

ces deux extractants. Compte tenu des quantités importantes de Fe de l’échantillon (> 0,5 g g

^-1

d’échantillon) il est possible que les quantités de réducteur et de complexant soient

insuffisantes ou que la quantité de tampon soit insuffisante pour maintenir le pH, pouvant

alors provoquer l’apparition de soufre colloïdal et la précipitation de FeS (Pansu et

Gautheyrou 2003), associé à divers métaux préalablement dissous.

3.2 Garniérite

3.2.1 Extraction à l’eau

Dans la garniérite les éléments majeurs mobilisés par l’eau sont par ordre d’importance : Si

(118,1 mg kg

^-1

), Fe (24,5 mg kg

^-1

), Mg (13,8 mg kg

^-1

) et Al (4,7 mg kg

^-1

) (Tableau 3-11). Le

Ni et le Cr étant les deux principaux éléments en traces mobilisés par l’eau avec des teneurs

respectives de 5,5 mg kg

^-1

et 2,3 mg kg

^-1

.

Tableau 3-11 : Teneurs en éléments associés aux compartiments de la garniérite mobilisables à l’eau,

à la cobalthyhexamine, au DTPA et à l’hydroxylamine. Les valeurs entre parenthèse indiquent les

pourcentages massiques des teneurs totales présentes dans la limonite.

Eau Cobaltihexamine DTPA Hydroxylamine

Si 118,1 (0,06) n.d. 89 (0,05) 74,2 (0,04) Al 4,7 (0,03) 3,6 (0,02) 1,1 (0,01) 10,2 (0,07) Fe 24,5 (0,03) 5,5 (0,01) n.d. 48,2 (0,07) Mg 13,8 (0,07) 7533 (37,86) 486,5 (2,44) 2335,5 (11,74) Mn 0,4 (0,01) 11,2 (0,36) n.d. 446,3 (14,41) Ni 5,5 (0,03) 1232 (6,65) 1834 (9,9) 439,7 (2,37) Cr 2,3 (0,02) 0,17 (0,00) 0,2 (0,00) 0,4 (0,00) Ca <LQ 3868 (135,25) n.d. 221,4 (7,74) Co <LQ n.d. 0,5 (0,07) 95,7 (14,03 Cu 1,7 (0,04) 448 (11,1) 79,3 (1,97) 266,7 (6,61) n.d. = teneur non déterminée

LQ = Limite de quantification

3.2.2 Extraction à la cobaltihexamine

La CEC totale de la garniérite est de 87,1 cmol

⁺

kg

^-1

et est composée de 71,2 % de Mg, 22,2

% de Ca, 4,8 % de Ni et 1,6 % de Cu (Tableau 3-11). Dans la garniérite, seuls 0,2 mg kg

^-1

de

Cr sont sous forme cationique échangeable (Tableau 3-11). Ainsi, la garniérite va constituer

une source significative de Ni facilement mobilisable probablement localisée en position

interfoliaire dans les smectites, équilibrant avec Ca et Mg la charge négative des feuillets

tétraédriques. On peut noter que la teneur extraite en Ca est supérieure à la teneur totale

analysée dans la garniérite (Tableau 3-11) ce qui pourrait signifier d’une part que le Ca n’est

pas réparti de manière homogène et d’autre part que la totalité du Ca est sous forme

échangeable dans la garniérite.

3.2.3

Extraction au KH

2

PO

4

Dans la garniérite, 0,7 % du Cr total est sous forme Cr(VI) à savoir 80 mg kg

^-1

de Cr(VI)

échangeable.

3.2.4 Extraction au DTPA

Le Ni est le principal élément mobilisé par le DTPA dans la garniérite avec 9,9 % du Ni total,

soit environ 1,5 fois plus que les teneurs extraites par la cobaltihexamine (Tableau 3-11). On

remarque cependant que la quantité de Mg extraite par le DTPA (2,4 %) est beaucoup plus

faible que celle extraite par la cobaltihexamine (11,7%). Ceci peut être mis en relation avec

une constante de complexation du Ni avec le DTPA (log K = 20,1, base de données NIST)

bien plus importante que celle du Mg (log K = 9,27, base de données NIST)

3.2.5 Extraction à l’hydroxylamine

Proportionnellement aux teneurs totales présentes dans la garniérite, les éléments les plus

mobilisés par l’hydroxylamine sont le Mn (14 % du total), le Mg (11,7 % du total) et le Co

(14 % du total). On remarque qu’une partie seulement des éléments échangeables est

mobilisée par cette extraction à savoir Mg (2335 mg kg

^-1

), Ni (440 mg kg

^-1

), Cu (267 mg kg

^-1

)

et Ca (222 mg kg

^-1

) (Tableau 3-11).

Dans le document Dynamique du nickel et d'autres éléments en traces métalliques (Co, Cr, Cu et Mn) dans des matériaux miniers ultramafiques (Page 115-119)