La taille des particules et la spéciation

5.1.3.1 Matériel et méthodes

Un sol non contaminé noté S2, précédemment décrit dans la section 2.2.1.1 a été dopé en Pb à hauteur de 1000 mg.kg-1 _{avec différentes particules de Pb. Des particules prélevées} dans les filtres des fours (Pf) de la STCM, et des particules du commerce mono- métalliques et mono spéciation (PbO et PbSO4).

0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 [Pb ] b io ac ce ssi b le (m g.kg -1)

152 Les Pf ont été impactées afin de les ségréguer selon leur classe granulométrique. Pour ce faire, un sac en PE 45×35 cm (ballon de baudruche) a été fixé sur un impacteur inertiel en cascade (DEKATI PM2.5/1/0.1) (Fig V.1.6). Une fois la pompe mise en tension, 1g de Pf est introduit dans le ballon, puis de l‘air est envoyé à l‘aide d‘un compresseur de façon à provoquer une remise en suspension des particules. Ces dernières vont être impacter suivant leur diamètre aérodynamique sur les différents étages de l‘impacteur. Ainsi il a été récupéré des PM2.5 et PM1 des particules de fours de la STCM.

Figure V.1.6 : Schéma du principe de réimpaction des particules de fours de la STCM (Uzu, 2009) Les particules de fours (Pf) et les particules du commerce mono métalliques et mono- spéciation (PbO et PbSO4) ont été broyées à l‘aide d‘un pilon et d‘un mortier sous hotte. Ceci par le même opérateur et pendant 5 min. Les particules ainsi générées ont permis de doper le sol non contaminé S2. Ainsi 8 sols ont été dopés à hauteur de 1000 mg Pb. kg-1 _{avec les} différentes particules de Pb décrites ci-dessus. Une fois dopés les sols ont été laissés 1 mois à l‘air libre pour stabilisation. Les sols et leurs concentrations respectives déterminées après minéralisation sont présentés dans le tableau V.1.3 suivant.

La bioaccessibilité gastrique du Pb dans ces sols a ensuite été mesurée grâce au test de bioaccessibilité BARGE.

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Tableau V.1.3 : Nomination des sols dopés et leurs concentrations en Pb après minéralisation.

Sols dopés Concentration en Pb

(mg.kg-1) Pf 850,5 Pf broyées 1163,3 PM2,5 841,1 PM1 985,1 PbO 1126,8 PbO broyées 1302,4 PbSO4 1136 PbSO4 broyées 1331,8 5.1.3.2 Résultats et discussion

Le graphique ci-dessous présente les résultats de bioaccessibilité gastrique du Pb dans les différents sols dopés (Figure V.1.7). La bioaccessibilité gastrique du Pb dans le sol dopé avec les Pf a été mesurée autour de 42%. Il est une observé une légère augmentation pour les particules impactées avec 43% pour les sols dopés avec des PM2.5 et 51% pour ceux dopés avec les PM1. Cependant cette augmentation ne s‘est pas révélée statistiquement significative. En revanche, les sols dopés avec des Pf broyées ont une bioaccessibilité du Pb de 72% significativement plus élevée que pour les sols dopés avec les autres particules de four de la STCM. Cette tendance s‘est répétée pour les sols dopés avec les particules du commerce, La bioaccessibilité du Pb est significativement plus élevée pour les PbO et PbSO4 broyées (89 et 87% respectivement) que pour les particules non broyées. De plus la bioaccessibilité du Pb est significativement différente pour les sols dopés avec des particules de spéciation différente. En effet la bioaccessibilité pour le PbO est de 71% tandis que celle pour le PbSO4 est de 52%. Ces résultats ont montré que la taille des particules de Pb serait susceptible d‘influencer leur bioaccessibilité. Très peu d‘étude évoquent l‘influence de la taille des particules sur la bioaccessibilité dans les sols. Juhasz et al., (2011) démontrent que la taille des particules de sols est un paramètre important impactant la bioaccessibilité du Pb. Ils ont mesurés la bioaccessibilité du Pb dans quatre différentes fractions granulométriques de sol (2mm, 250µm, 100µm et 50µm). Leurs résultats ont montré que la bioaccessibilité du Pb augmente quand la taille des particules diminue.

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Figure V.1.7 : Valeurs moyennes de la bioaccessibilité du Pb dans les sols dopés (n=3). Les barres ne partageant pas la même lettre ne sont pas significativement différentes (p<0.05, Tukey’s HSD test) Mais leurs travaux ont été axés sur la taille des particules de sols et non sur celles des particules métalliques. Uzu et al., (2011) a comparé la bioaccessibilité des particules de Pb à celle de particules de Pb impactée à 2,5µm et ont observé une bioaccessibilité significativement augmentée pour les particules plus fines. Ceci est un phénomène connu en chimie, plus la particule est petite plus sa surface spécifique est grande et donc plus les nombre d‘interactions chimiques peuvent se produire. Dans notre étude, l‘augmentation de bioaccessibilité la plus élevée est issue du broyage des particules. Ce qui diminue la granulométrie des particules mais modifie aussi leur surface spécifique pouvant ainsi augmenter leur réactivité et les échanges avec les réactifs des solutions digestives.

Les sols dopés avec du PbO ont montré une bioaccessibilité du Pb significativement plus importante comparée à celles des sols dopés avec du PbSO4. Ceci souligne l‘importance de la spéciation sur la bioaccessibilité d‘un élément dans les sols. Bannon et al., (2009) évoquent le fait que le bioaccessibilité élevée, qu‘ils ont pu estimer dans certains sols, est dû à la présence de formes du Pb hautement soluble telles que les oxydes de Pb et les carbonates de Pb. Par contre, dans certains sols miniers, une faible bioaccessibilité a été reportée dû à la présence de formes de Pb très peu solubles telles que les sulfides, les phosphates et les sulfates (Schröder et al., 2004).

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 Pf Pf broyées PM 2,5 PM 1 PbO PbO broyées PbSO4 PbSO4 broyées B io ac ce ssi b ili té d u Pb ( % ) a a a a b _b c _c

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