Caractéristiques physico-chimiques et dynamique de transport des formes du fer dans un lac eutrophe

Thesis

Reference

Caractéristiques physico-chimiques et dynamique de transport des formes du fer dans un lac eutrophe

PERRET, Didier

Abstract Pas de résumé disponible.

PERRET, Didier. Caractéristiques physico-chimiques et dynamique de transport des formes du fer dans un lac eutrophe. Thèse de doctorat : Univ. Genève, 1990, no. Sc. 2395

DOI : 10.13097/archive-ouverte/unige:105363

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http://archive-ouverte.unige.ch/unige:105363

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UNIVERSITE DE GENEVE

Déportement de

^Chimie

Minêrole,

Anolytique et

^APPliquée

FACUTTE DES SCIENCES Professeur Werner Hoerdi Docteur

Jocques

Buffle

THESE

présentée

ô

lo Foculté des Sciences

de

l'Université

de Genève,

pour

obtenir

^le

grode de

Docteur ès Sciences,

mention chimique por

DidiEr ^PERRET

de

Lo Sogne

(Neuchôtel)

Thèse No 2395

Genève

Atelier

de Reproduction de

^lo Section

de _fosique

1 991

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UNIVERSITE DE GENEVE

Déportement de

Chimie

Minérole, Anolytique et

Appliquêe

FACUTTE DES SCIENCES Professeur Werner Hoerdi

DocteurJocques

Butfle

THESE

prêsentée

ô

lo Foculté des Sciences

de

l'Université

de

Genève,

pour obtenir le

grode de

Docteur ès sciences,

mention chimique por

Didier PERRET

de

Lo Sogne

(Neuchôtel)

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Thèse No 2395

Genève

Atelier

de

Reproduction

de

lo Section

de fusique

1991

cr.xÈvr

?\

I,e faculté dcl scicnccr, sur lc pràvir ...de...ltlessi€urs...ll....HÂERDl.,...prof.esse!r ordi.nnlre...et..J"...8UF..F[E....docteur...ès...sc.tences...(Dépar*ement...de...chinle..nlnérale, analyi.igue..ei..ap.p.Liquée)...cod.lrecteurs..de...thèse.,..A....1I5SlER,...Drofesseur

( INRS--EAU...-...Str:.tqy,....Qué-heç-)...c!-. .Q,.ç.,...1EP-PAR.O-,...doslçu.r...è..1...s.çi.çn.çes-...(lf.e!iona t l{ater Research Inst. Envlronment Canada - C.C.I.tr., Burltngton, Ontario)

autorice l'imprcsrion dc la prércntc thère, sens erprimcr d'opinion rur lcr propositionr qul _{Y sont} énoncéer.

cENEvE, Ic .. .3.. J an v

Ler

¹⁹⁹⁰

Lc Doycn:

Plerre EURI Thèrc

REMERCIEMENT

le

^tiens ô remercier de

tout

mon

coeur

une personne extroordinoire sons

r/

^loquelle lo réolisotion de

cette

thèse

n'ouroit

_{pu être} envisogée. Duront

cinq

onnées,

j'oi _eu

recours

ô

elle,

et

toujours elle

o

su

répondre ô

mes questions et résoudre mes problèmes;

et

^plus encore.

lls'ogit de

Altmo nn boliku

ngeribonwortboudotbenzbernordbufflebujordchom

_bozc

horol loiscreteg nydevitreedderf rôsc hg o illordg rossehoerd i hoff nerho ney mo n nim

bodenjocoletjoh

nson kellerku nzlortigueleppordlin kmortinmoxme yermoreoumÛllerporthosorothypelletierperretperretpizorroromseierrevelli rodo krossig n olru bi nso ntsch isch urtersciori niterciertessiertronch etudrisord u drisordve uth e1ruong u ntenwe berwilliomswuestyotfeezolizumstein,

quitrovoille comme

chim isteco ncu bi necontremoÎtredi plômo ntdocte urdoctoro

ntélectronici

enfilsgordepêchehommeôtoutfoirejurélo boro ntmoîtreossistontmoîtreen enseignementméconicienporentprofesseursecrétoirestogioiretechnicien,

et dont

le

domicile

est

ô

Burlingtondû bendorfgenèvekosto nienbo umlousonneporispuidouxqueb eculmzûrich.

SOMMAIRE

lINTRODUCTION....

₁

1

3 6 10

10 10 12

1 1 1 1

.1 SYNOPSIS

.2 BUTS DE CETTE ETUDE

.3 PARTICULES DE FER FORMEES DANS LES LACS .4 LE LAC DE BRET ET SON EVOLUTION CHIMISUE

1.4.1 SITUATION

1 .4.2 CARACTERISTISUES GENERALES 1.4.3 EVOLUTION CHIMIOUE

2.3 METHODOLOGIE ANALYTIQUE 2.3.1 ECHANTILLONNAGE

2.3.2 ANALYSES

2.3. 3 SPECIATION MULTI.T\,ETHODES

ARTEFACTS, ET CONDITIONS OPTIMALES 3.1.1 INTRODUCNON THEORISUE

3.1.1.1 PROBTTMES LIES AUX PROCEDURES DE RLIRAIION

2

INSTRUMENTATION ET METHODOTOGIE

ANAT]TIQUE . . . I _'17

2.1 INSTRUMENTATION 17

23 24

24 25 29

2.2 PRODUITS CHIMIOUES

3

CARACTERISATION DES PARTICUTES DE FER

AUTOCHTONES

.31 3.1 FILTRATION DEs PARTICULES DE FER : ETUDE

pHystco€HtMtouE.

32 32

u

3. 1 . 1.2 RETENIION PAR ADSOR PTION ET COAGU LANON DE SURFACE 35

il Sommoire

3.1.2 PARilE EXPERIMENTALE : FILTRATIONS EN

CASCADE

³⁹

3.1.3 RESULTATS ET

DSCUSSION

⁴⁵

3.1.3.1 FORMAIISME POUR IA PRESENTAIION DES

RESULTATS

⁴⁵

3.1.3.2 RESULTATS DES

RLTRATIONS

⁴⁷

3.1.3.3 DTSCUSSTON DES

RESULTATS

^s3

3.l,3.4OBSERVATION DES AGGREGATS PAR MICROSCOPIE

ELECTRONIOUE

⁵⁶

3.1.3.5 CONSTITUANTS DES

AGGREGATS

^5S

3.1.4

CONCLUSTONS

⁶³

3.2 ADSORPTION DE PHOSPHATES SUR DES COLLOIDES SYNTHETIQUES DE ^FER ACCUMULES SUR MEMBRANE

3.2.1 SYNTHESE DES COLLOIDES DE FER

3,2.2 PREPARATION DES MEMBRANES DE RLTRATION 3.2.3 FILTRATIONS A DEBIT FIXE

3.2.4 FILTRANONS A DEBITS VARIABLES 3.2.5 DISCUSSION DES RESULTATS 3.2.6 CONCLUSTON

3.3 MICROSCOPIE ELECTRONISUE DES COLLOIDES DE FER FORMES A L'OXYCLINE

3.3.1 INTRODUCTION

3.3.2 METHODOLOGIES CLASSIOUES

3.3.2.1 MODES D'ECHANTLLONNAGE ET DE CONSERVAIION DES PARTCULES DE FER DE TAILLES SUPERIEURES A 40nm

3.3,2.2 MODES DE PREPARATION DES ECHAN]ILLONS 3.3.2. 3 DTSCUSSTON DES MEI|-|ODO LOGI ES CLA.SSIOU ES

3.3.3 PREPARATION DE FILMS DE RESINE HYDROPHILE

3.3.3.1 ECHANNLLONNAGE ET CONSERVANON DES PARTICULES DE FER DE TAILLES INFE- RIEURES A 'lOnm

3.3.3.2 PREPARATON DES ECHAMITTONS: DEVELOPPEMENT DES RLMS DE NANOPLASÏ 3.3.3.3 CAPSULES ET FILMS : DISCUS$ON

3.3.4 CARACTERISATION DES PARTICULES DE FER AUTOCHTONES 3.3.4.1 PARTCULES DE TAILLES SUPERIEURES A ^.IONM

3,3,4.2 PARIICULES DE TAILLES INFERIEURES A 4ONM

3.3.4.3 DISCUS$ON SUR L'UNUTE DE LA MICROSCONE ELECIRONQUEAÏRANSMIS$ON

EN ANALYSE UMNOLOGIOUE

3.3.5 NATURE DES PARTICULES D'HYDROXYDE DE FER AUTOCHTONES

3.3.5. 1 RECAPITULATF DES RESULTATS

3.3.5.2 EIAT REDOX DU FR PARIICULAIRE ET CONSIDERATONS SUR LA REDUCÏON DES COLLOIDES PAR LE PROTON

3.3.6 DTSCUSSTON

3.3.6.1 MORPHOLOGIE DES PARTCULES DE FER ET ASSOCIATIONS 3.3.6.2TAILLES DES PARTCULES DE ^FER

3.3.6,3 PROTOTYPES DES PARTICUTES DE FER AUTOCHTONES

4 DYNAMIOUE

DE TRANSPORT DES PARTICUTES DE ^FER

AUÏO-

CHTONES

. . . . . . ^.109

4.1 DETERMINATTON DES COEFFICIENTS DE DIFFUSION TURBULENTE VERT]CALE DANS LE LAC DE ^BRET

4.1.1 INTRODUCTION

'1. 1 . 1. 1 CON$DERATIONS SUR tE IRANSPORT DE SOLUTES '[.1 .1.2 FIUX VERTICAUX DE SOLUTES

4.1.2 DETERMINATION DES COEFFICIENTS Iç

4.t.2.1THEOR|E

'[.1 .2.2 PARTIE DGERIMEMATE 4.1.2.3 RESULTAïS

4.1.3 INTERPRETATION DES OBSERVATIONS

4.1.4 IMPLICATIONS POUR LA FORMATION ET LA CIRCUIÂTION ^{DES PARTI-}

CUI..ES DE FER

66

oo 67 68 70 71

74 76

76 TT 78 79 79

80

8'l 82 8ô

89

89 s4 97

98

98 99

102

1M.

103 104

110

110 110 11'l 113

113 115 116 119 121

Sommoire _ilt

125

125 128

128 130 13i|

1U

134 138 141

1M14

1'16 147

148 149 149

175

176

176

lTt

178 181

181 183 192 194 4.2 VITESSES DE SEDIMENTATION DANS L'HYPOLIMNION DU LAC DE

BRET

4.2.1 INTRODUCTION 4,2,2 TRAPPES A SEDIM ENT

/+.2.2.1 DESSIN DES TRAPPES EI tvtODE D'UIUSAION

'1.2.2.2 ^RESULTATS 4.2.2.3 DTSCUSSTON

4.2.3 CELLUTT DE SEDIMEMATION MULTI-PORTS

4.2.3.1 DES$N DE LA CELLULE ET UTUSATON SUR LE TERRAIN 4.2.3.2 UTI.$ATION DE LACEILULE EN IABORATOIRE 4.2.3.3 ESNMAIION DE IA STABIUTE DES PARTCULES

4.2.4 APPROCHE uMNoLoGlouE : RE|NTERpRETATION DES pRoRLs _{DE FER} PARÏICULAIRE LORS DE LA DESTRATIFICATION DU LAC

4.2.'1.1 PRINCIPES 4.2.4,2APPI-|CAÎoN 4.2.4.3 DTSCUSSTON

4.2.5 CONCLUSION DES ETUDES DE SEDIMENTATION

4.3 CINETISUES DE REDUCTION DES COLLOIDES DE FER AUTO- CHTONES PAR S({D

4.3.1 BIBLIOGRAPHIE

5 COROTLAIRE

4.3.1.1 REACTONS DE DISSOLUNON DES OXYDES DE

FER

150

4.3.1.2 APPIICAflON DE LA VOLTAMMEIRIE A LA MESURE DE Fe(lD. S(-ll). EI

FezSz

155

4.3.2 APPROCHE PHYslco-cHlMlSuE: ffuDE DE LA REDUcTtoN DEs HyDRe

XYDES DE FER PAR LES

SULFURES

158

4.3.2.1

PR|NC|PES

158

4.3.2.2 PRELEVEMENTS ET

MANIPULATIONS

159

4.3.2.3CONDTTIONSPO|

ROGRAPH|OUES

16,1

4.3.3 APPROCHE PHYSICO-CHIMIQUE:

RESULTATS

163

4.3.3.1 RESULTATS OBTENUS AVEC LA CELLULE

CONVENTONNELLE

163

4.3.3.2 RESULTATS OBTENUS AVEC IA CELLULE

PRESSURISEE

165

4.3.3.3 DTSCUSSTON DES

RESUTTATS

168

4.3.4 APPROCHE LIMNOLOGISUE: REINTERPRETATION DEs PROFILS DE FER

PARTICULAIRE ET DE

SULFURES

170

4.3.4.1

PRTNOPES

170

4.3.4.2APPUCAION fll

'1.3.4,3D|SCUS$ON

¹⁷²

4.3.5 CONCLUSION DES ETUDES DE

REDUCTION

173

5.1 DISCUSSION GENERALE DES RESULTATS 5.1.1 ABREGEANALYNSUE

5.' .2 ABREGE LIMNOLOGISUE

5.2 MODELE DES COURONNES MOBILES 5.2.1 PREAMBUI.E

RONNES MOBII.ES

5.3 VALIDATION DE CETTE ETUDE

APPENDICE

I

^ANATYSES

^CHIMISUES

5.1.3 CORREIâTIONS SPATIGTEMPORELI.-ES DE LA TEMPERATURE, DE L'OXY- GENE, ET DU FER DANS LA COLONNE D'EAU

5.2.2 PRESENTANON OUAUTATIVE DU MODEI."E

5.2.3 DISCUSSION EIAPPRECIATION QUANTITATIVE DU MODELE DES COIJ.

t-1

APPENDICEII

REFERENCES

. . ^ll-1

1 INTRODUCTION

1.1 SYNOPSIS

| ^'impoct de l'homme

sur lo biosphère

contribue

ô réduire le nombre des

l-

^espèces

et

les flux

d'énergie

et

de

motière,

ovec,

pour

conséquence principole,

lo diminution

de

lo

copocité

des milieux environnementoux

è s'odopter

oux modificotions

et

oux pollutions. _Les polluonts

comprennent

non seulement les substonces

directement

nocives

(métoux

_lourds,

com-

posés

orgoniques

toxiques, motières

rodiooctives),

mois oussi celles qui

perturbent por trop l'ëtot

stotionnoire

d'un

milieu (fertilisonts, composês possédont des propriétés

ocidebose)

^(pesson,

_lg76;

Moss, lgsO).

Noturellement, les systèmes oquotiques ont une

certoine copocité

ô régu- ler les effets des composês chimiques ollochtones, mois

cette fendonce

n'esf pos illimitée,

et

il est

importont de

déterminer en détoils les réoctions biogéophysicochimiques

du

milieu

oquotique

visd-vis des polluonts pour pouvoir _estimer

l'impoct

de ces derniers (Moss,

l9g0;

Repetto, l ^gg5). pormi les processus

de

réponse des systèmes oquotiques, lo

copocité

des

porti-

cules en suspension Ô

tropper

les

métoux

lourds, substonces nutritives,

et

composês orgoniques esf certes bien éfoblie. et to

distribution

de

ces composés

entre

^phoses porticuloire

et

dissoute

joue

_{un rôle}

_certoin

_dons

2 Chopilre ¹

leur régulotion environnementole

(Sqntschi, ₁₉₈₄₎

:

Alors

que le

destin ultime des composés

disous

sero

l'océon

^(Bloecker

et

Peng, 1982; Sqlo- mons

el

Fôrstner, 1984), leur odsorption sur des porticules locustres

tendro

ô les occumuler dons les sédiments.

Cependont, l'importonce

de

cet effet

est sujet

ô discusion en

roison des processus de tronsport complexes des porticules;

d'outre

^port, les grondes ditférences existont entre les échelles

de temps

des ^processus

de

tronsport des composés chimiques

font que

ces ^processus sont rorement ô l'équilibre, et que _les cinétiques de rêoctions jouent _un rôle cruciol dons le destin des polluonts (Slumm et Morgon, 1981).

Fl

sg

_hv

ZONEOXOU€

EPIUMNIOT{

METAIIMMOT'

ZONEÂNOXOUE FTY"OUMNIOT{

Figurc 1.1 : Scâémofisotron d'un loc eutrophe, thermk1uement et chimk1uement strotffié,

ovæ ^{quelques uns} de ses constituonlB chimigues imprlonts, et leurc rêactions principles.

Les locs eutrophes représentent un cos porticulier

de

lo

complexité

liêe

ô lo circulotion des espèces

porticuloires. _En

effet

^(Figure 1.1), lors

de

^lo

strotificotion physique engendrêe ^por les diffêrences

detempéroture

dons lo

colonne d'eou duront

lo soison

choude, l'ougmentotion de lo photo-

synthèse dons l'épilimnion, ^por

opport

de composés nutritifs, et

l'exogéro- tion de lo consommotion d'orygène dons l'hypolimnion, contribuent ô

déséquilibrer

lo rêportition des

espèces

ou

sein

du loc et ô créer

une strotificotion

chimique porticipont ô

l'eutrophisotion du milieu

(Vollenwei-

der, 1968).

PFIOTOSYNTHESE

OXYDATION

cq*Hp

co2+H2o

-->

cHP+o2

REDTJCTON DEPOITUANTS

ADSORPT|ON DEPOIUAT.TTS SEDIMENTATON DE IA

TTATERE ORGATIIOT'E

Chopilre 1

Lo strotificotion soisonnière

d'un

loc ô fort déséquilibre entre lo biosynthèse

et

lo

biodégrodotion conduil ô

des processus soisonniers

de

disponibiliso-

tion (en

zone

onoxique) et

immobilisotion (en zone

oxique)

des ^polluonts ossociés

oux espèces porticuloires présentont un comportement

redox (por exemple fer, mongonèse) ^(Sotomons el Fôrslner, 1984). Lo nofure des porticu _les ollochton es, les process _us d' odsorption des poll uo nts, de coog u- lotion,

sédimentotion, et

dissolution des porticules, sont

ô l'origine de

ces méconismes de disponibilisotion-immobilisotion qui rendent com plexe l' in-

terprétotion

du rôle des porticules.

1.2 BUTS DE CETTE ETUDE

Ce trovoil s'inscrit dons le

contexte

des nombreuses démorches entreprises pour

êlucider

lo

complexitê

des cycles biogéophysicochimiques _des

col-

loi,des et porticules dons les eoux noturelles. ll prend

comme modèle

le

loc

padlculea sédrnonfant do l'édllmnlon

3

dfillrbn

lurhJlfiir ^coaguldon

d!/ddon p.Éddtdon

f;*

rédmqldon dlhdon

tuËulfllo s6ûnonldon

tÉûtcilon

dltahn llJàuldrlc

l!!

oG,

f É

zul

!édmqtlalhn F.Édplldhn

&F€S

Figure 1.2 z Flux chimiqws et phttsklues hypthétiques dons

b

cycle du fer ù l'interfoce oxique<noxQue.

4 Chopitre 1

de Bret, petit système locustre eutrophe dont les eoux hypolimnétiques sont onoxiques duront ^l' êtê.

Nous ovons

procédé ô l'étude physicechimique de lo

noture

et du

rôle du fer porticuloire

outochtone,

susceptible d'intervenir ^{dons le} contrôle

du cycle des métoux lroces et

substonces nutritives,

de ^por

ses

copocitês d'odsorption,

son

comportement

^redox, et ses

focullés de

tronsport dons lo

colonne d'eou.

Lo Figure 1.2

décrit

les ditfêrents flux potentiels du fer Ô

l'interfoce

oxique-onoxique du loc, et

de

port et

d'outre

de celle-ci ^(Perret

el

a1.,1989). Nous nous sommes efforcés

d'une

^port

de

coroctêriser le

fer

porticuloire

outochtone, et d'outre

^port

de

mettre en

êvidence

^les

poro-

mètres importonts intervenont dons lo déterminotion

d'une

^portie des flux dêcrits dons

cette

^Figure,

^{ofin d'estimer}

^leur

importonce relotive, et

en

consêquence

leur influence sur lo circulotion des polluonts odsorbés.

Nous ovons

égolement développé

^les méthodes onolytiques nécessoires oux ëtudes physico-chimiques de terroin ^reliées oux méconismes limnolo- giques complexes

de

lo Figure 1.2.

Expérimentolement,

on

soit

oujourd'hui que

seules ^les

méthodes permet- tont de déterminer lo noture et

les

réoctions

physico-chimiques des

di-

verses formes

d'un élêment permettent de dêduire

son

comportement

environnementol ^(Buffle

et

a1.,1988); en effet,

ce comportement écologi-

que est êtroitement reliê ô lo réoctivité de l'espèce dons le continuum des complexonts en milieu

oquotique

hétérogène. De ^{plus, les}

méthodologies

se

doivent d'être

non perturbotrices, impliquont

d'étudier

les espèces sur

le terroin, voire in

^{situ (Sslomons}

et

^Fôrstner, 1984; Buffle

et al.,

1988).

Cependont,

les nombreux modèles ^qui ont

été développés

^pour

élucider

les méconismes

de formotion d'espèces

mocromoléculoires, collo'tdoles,

et porticuloires

^(Stumm

et Morgon,

1981; Schneider

et ^Schwyn,

^1987),

d'interoction

entre porticules (Vold

elVold,

1983; O'Melio, ^1985, 1987),

de

tronsport des porticules (Letmqn, 1979; lmboden et

Schwozenboch,

^198$,

d'odsorption et de complexqtion de

surfoce des espèces en ^solution

por

les phoses solides (Schindler, _1981; Schindler et Slumm, t 987; Wesloll, 1987) et

de

dissolution des espèces porticuloires (Slumm et Funer, 1987; Slone

et

Morgon, 1987)

concernent

des études

de loborotoire

^por

trop

êloignêes des conditions locustres (forte

hêtérogénêité

du milieu,

et concentrotions

foibles des espèces présentes). ll est por conséquent nêcessoire

de déve-

Chopilre 1

lopper des méthodologies de terroin, plus représentotives des méconismes rencontrés dons les eoux noturelles.

Lo suite

de ce Chopitre

sero

consocrée ô une bibliogrophie

sur les porti- cules de fer formées dons les locs (Section 1.3), oinsi

qu'ô

lo description

du loc de

Bret

et ô son évolution chimique duront l'étê ^(Section

1.4); les

bibliogrophies sur les

méthodes

onolytiques

d'étude

des porticules sur le terroin

et

^leurs locunes seront troitées en

introduction

des Sections corres- pondontes.

Le

Chopitre

2

décriro

l'instrumentotion utilisée

et

lo

méthodologie

onolyti-

que odoptée

pour

cette étude.

Lo coroctêrisotion des porticules

outochtones

de fersero troitée en dêtoils dons le Chopitre 3

de

^lo monière

suivonte:

Etude du principe physico-chi- mique et mise ou ^point onolytique des processus de filtrotion pour minimiser

les ortefocts ^(Section 3.1), oinsi

qu'étude

_des interoctions entre phosphotes en solution et porticules de fer, et ortefocts liês ô lo mesure des phosphotes dissous (Section 3.2); puis,

compte tenu

des problèmes liés

ô

lo filtrotion,

une

nouvelle

méthodologie de préporotion

des échontillons, non pertur-

botrice,

sero

développée

pour lo microscopie

électronique

^(Section 3.3);

les coroctéristiques morphologiques et lo composition des porticules de fer

outochtones

seront finolement exposées.

Le

Chopitre

4 sero

consocrê ô

lo

dynomique

du tronsport des porticules,

de lo foçon

suivonte : Déterminotion des

coefficients de

ditfusion

turbu-

lente

verticole et

implicotions pour lo

formotion et

lo

circulotion

des porti- cules

de fer

(Section 4.1), ^puis

coroctêrisotion de lo sédimentotion

des porticules

de fer outochtones,

selon

2 opproches

expérimentoles

diffê

rentes

et une opproche limnologique

^(Section 4.2),

et évoluotion de

lo

réduction des porticules outochtones de fer por

les sulfures, selon une

opproche

expérimentole

et

une

opproche

limnologique ^(Section _4.3).

Finolement

(Chopitre

_{5), les résultots}

de cette êtude

seront discutês dons leur ensemble, dons une conclusion reprenont les observotions de

choque

Chopitre,

et

les

combinont

pour en foire une synthèse limnologique, dons loquelle un modèle sero proposé pour expliquer lo formotion et

l'évolution

des porticules

outochtones de

fer.

5

6 Chopilre ¹

1.3 PARTICULES DE FER FORMEES DANS

LES LACS

Lors

de

lo strotificotion

thermique d'un loc,

lo

concentrotion

^en

oxygène

dissous est

élevêe

dons les eoux

de

surfoce, où

lo production de motière

biologique por photosynthèse prend

ploce

(êpilimnion oxique; Figure 1.1), olors

que

dons les

eoux

profondes, lo

décomposition de

lo motière

orgo-

nique

oyont

sêdimentê

conduit

^{ô lo} consommotion de l'oxygène,

et peut

fovoriser le

développement

de conditions réductrices (hypolimnion onoxi- que). Une situotion extrême opporoît lorsque lo vitesse

d'opport d'oxygène

por diffusion dons l'hypolimnion est lorgement ^plus foible

que

lo vitesse

de

Consommotion

d'oxygène; dons ce cos, lo conCentrotion en oxygène

dissous dons l'hypolimnion devient nulle. L'évolution des conditions

rêduc-

trices dons l'hypolimnion peut être soisonnière (locs monomictiques stroti- fiês en

êté,

locs dimictiques strotifiés

en été et en

hiver)

ou ^permonente

(locs meromictiques).

Le

comportement

^{redox du fer est fortement relié} oux conditions chimiques rencontrées dons ^les locs; oinsi, lo forme oxydée et insoluble du

ferferrique

(Fe(ll)) est ^plus stoble dons ^les eoux oxiques, et lo forme réduite et dissoute du ferferreux (Fe(ll)), est ^plus stoble dons les eoux onoxiques. Dovison (1985)

o

modélisé les processus

de

tronsport

du fer ô l'interfoce redox dons

lo

colonne d'eou

ou dons le sédiment : Schémotiquement, le Fe*2 diffusont

d'une

strote

onoxique

dons une strote oxique est oxydê en Fe(lll)

porticu-

loire, qui, sédimentont vers lo strote onoxique, sero susceptible

d'être réduit

en Fe*2 (Figure _1.3),

complétont

oinsile

cycle

redox du fer, déjÔ

décrit por

Mortimer (1941, 1942r, et

Compbell

el Torgersen (1980).

Dons les eoux onoxiques, le fer ferreux est présent sous forme d' ion hydrotê,

mois lo sidêrite

^(FeCOg;

PKsp.10.5,

Emetson, 1976)

et ^{lo vivionite}

(Feg(PO+)z.ïHZO; PlGp

.35,

_Emerson, 1976), oinsi que le sulfure de fer ^(FeS;

pKsp

. 3,

Dovison, 1980)

peuvent précipiter, porticulièrement ou

sein

du sêdiment (Monning et ^ol.,

^1980;

^Nembdni et ^ol.,

^1982),

^{bien que}

^leurs

prod uits ioniques soient susceptibles de déposser ^{lo solu} bilitê de ces phoses (Dqvison, _1989).

Chopilre ¹

L'oxydotion du

fer ferreux

por _l'oxygène

_est

_régie por une cinétique de premier ordre pour

Fe(ll)

et 02, et de second ordre pour

OH- (Sung

et Morgon,

1980);

ô

25oC, I = 2mM,

et

^pH =

$8, lo constonte de

vitesse

de l'orydotion

est

proche de

6.1g+17y€.rin-1 ^(Dovison et Seed, 1983; Millero

et

oL, 1987),

et n'est pos offectêe por

les

concentrotions

locustres

de

motières orgoniques, mêtoux troces,

et

phôsphotes. _{Dons des} conditions locustres, le temps

de

demi--vie

du

Fe*2 en

eou

soturée

por l'orygène

est compris entre une

demi+ninute

(20"C, _| = 1mM, pH = 8)

et

1 mois ^(10oC, | =

1OmM, pH ₌ 6) (Dovison, 1989); lo

cinétique d'orydotion

^peut être

occélê rée por

les ^processus

microbiologiques dons

les

eoux ocides ^(pH

= 5.€;

McKnighl

et

o1.,1988).

EAU OXIQUE PIC DE Fe(ll)

PARTICUI.AIRE

diffusion

de Fe(lll) orydation du Fe(ll) en Fe(lll)

7

diffusion

de Fe(lll) sédlmentation diftusion de Fe(ll)

production de Fe(ll) par réduction de Fe(lll)

diftusion de Fe(ll)

PIC DE Fe(l) Drssorrs

EAU AI.IOXIQUE

tigure 1.3:ModèledeDovisonfi9S$ducycleduferdl'interfaceoxique<nortque;l'ollure des pics

de

fer porliculoire

et de

fer drssous dêpend principolement des ^yifesses d'orydotion, de réduction,

de

sédimentotion,

el

de diffusion, oinsi que de l'ëtendue spotiole de ^l' inteûoce.

Controirement oux porticules de fer

d'origine ollochtone (ftydr)oxydes de

fer cristollins et orgiles, dont

l'opport

provient principolement _{des rivières}

et

morginolement de l'otmosphère; Dovison et d1.,1980; Solomons el Fôrstner, 1984), le fer ferrique porticuloire

d'origine outochtone rencontré

dons les locs est

omorphe

^(Tipping

et

a1.,1982),

ce

^qui le rend por

conséquent

^plus

I

Chopitre ¹

focilement'réductible

dons l'hypolimnion onoxique que les espèces cristol- lines du Fe(llD.

Lo

chorge de

surfoce des hydrorydes

de

fer,

globolement nêgotive,

est

contrôlêe

por l'odsorption des ocides humiques Oipping, ^1981;

Iipping ef

oL, 1981;

Iipping

etWoof, 1983), ce phénomène oyont ^pour etfet de rolentir les

procesus de coogulotion

des porticules

de

fer

outochtones;

le temps

de

résidence

de cette espèce ovont

so sêdimentotion est estimé

ô

une dizoine de jours (Dovison

el

^{o1.,1980; Loxen} el Chondler, 1983).

Les études

por

microscopie

électronique

montrent

que

_les porticules

de

fer outochtones sont présentes dons lo colonne

d'eou

sous forme

d'entités

individuelles (toilles comprises entre 5nm

et

3pm; morphologies

générole ment

sphériques, éllipso'rdoles,

et

cylindriques), sous

forme d'oggrégots

(toilles comprises

entre

0.1

et

1Opm),

et,

dons une

moindre

mesure, osso- ciées

ô

des orgiles

et

débris biologiques (Schwerlmonn

et

Fischer, 1973;

Iipping et ol.,

1981, 1982;

lqxen el Chondler,

1983;

Hillon e] ol.,

1985;

Leppord

el

a1.,1988; De Vilre

el

o1.,1988).

Les

porticules de fer outochtones

prêsentes

dons lo colonne d'eou contiennent

des quontités élevées

de

motières orgoniques,

porticulière- ment

des

ocides

humiques (Tîpping

ef

ol., 1981; Sholkovifz

et Coplond,

1982q, 1982b), oinsi

que du colcium et du ^phosphore

^(sous

forme de

phosphotes), en quontilês importontes ^(De Vitre

el

a1.,1988; Leppord

et

ol., 1988); ces porticules peuvent contenir

jusqu'ô

50%

de

fer ferreux (De Vilre

et

o1.,1988).

De por leurs toilles

et

densités inférieures oux orgiles, les hydroxydes

de fer

omorphes sont

gênérolement

présents

en

quontitês foibles

dons

les

mo-

tières sédimentont, mois ^ils peuvent contribuer pour une port non

négligeo- ble ô l'éliminotion des

espèces nutritives

(Giovqnoli el

^{al., 1980)}

et

^des

métoux troces

^(Sigg, 1987;

Sigg el al.,

1987) présents

dons lo colonne d'eou.

Lorsque les eoux sont oxiques, le fer porticuloire est

générolement détectê

ô lo surfoce du sédiment (Hilton et a1.,1986; Belzile eJ a1.,1989); so

réduction

dons le sêdiment onoxique est porfois

empêchêe por

lo

formotion d'une

couche protectrice ô

so surfoce ^(Dovison

et

Dickson, 1984), mois le Fe*2 est

hobituellement

^présent

dons l'eou

interstitielle,

et,

s'il diffuse

dons

lo

Chopitre ¹

I

colonne d'eou,

il

peut être ropidement oxydé et

rêimmobilisé sur le sédi-

ment

(Dsvison et o1.,1982o).

Dons les locs

strotifiés,

les porticules de fer outochtones

sujettes

ô

^lo

sédimentotion

sont tronsportées vers les

couches d'eou

profondes onoxi- ques.

et ^{peuvent y} être

réduites

en

Fe*2,

ou

se

déposer ô lo

surfoce du sédiment, où elles seront réduites

d'outont

^plus

focilement que

l'onoxie ^y est bien

êtoblie

^(Dovison, 1989),

permettont

_{ou Fe*2} produit de diffuservers les strotes

d'eou

supérieures.

En

début d'étê,

lorsque lo strotificotion du

loc

est soisonnière, lo réduction

du

Fe(lll) porticuloire dons l'hypolimnion

onoxique

ne

permet

pos toujours

de détecter

Fe*2

en

sotution,

cor celui-ci peut être ropidement

réoxydé

por

les

nilrotes encore

^prêsents

^(Heoney et ol.,

1986)

ou

les oxydes

de mongonèse sédimentont depuis l'interfoce oxique/onoxique

^(De Mtre, 1986);

cependont,

lorsque

lo

zone

onoxique ougmente duront lo

soison estivole,

lo concentrotion de

Fe*2

dons

tes

eoux profondes peut

_croître

ropidement,

olors que celle de fer porticuloire diminue. Lorsque les

condi- tions rêductrices ont

suffisomment

évolué, il est

^possible

de mettre

en

évidence dons l'hypolimnion lo ^présence de

FeS

porticuloire

_omorphe,

formë por lo réduction des

hydroxydes

de fer réoctifs en ^présence de

sulfures (Dqvison

et

Heqney,1978;Z;a\i,1983; De

Mire,

1986). Le sulfure

de fer peut égolement former une couche protectrice ô lo surfoce

des hydrorydes

de

fer

outochtones,

les

protégeont de

lo

réduction

^(Moyer

ef

o1.,1982; De Vitre

el

^{ol., t} 988). Une espèce lobile de sulfure de fer collo'rdol

est égolement dêtectoble por polorogrophie

(Dovison, _1977; De Vitre, 1986; Dqvison eî a1.,1988). ^En

outomne,

lors

de

lo

déstrotificotion du

loc,

le

Fe*2

peut être ropidement oxydé, et lo concentrotion en

Fe(ltl)

outo- chtone ougmente temporoirement, ovont que cette espèce ne

sédF.

mente et

ne soit diluêe dons lo

colonne d'eou

(Dqvison eJ a1.,1980).

Les flux

de sêdimentotion des

porticules

de fer outochtones

dons

lo co-

lonne

d'eou,

et

de

libêrotion

de

Fe*2 du sédiment vers lo

colonne d'eou,

ont

des voleurs

hobituellement

semblobles,

et

inférieures

ô

3Oprg/cm2.jour (Dqvison

et

o1.,1980, 1982o;

CooK

1984; Sigg

ef

o1.,1987).

10 Chopilre I

1 .4 LE LAC DE BRET ET SON EVOLUTION CHIMIQUE

'...quond s'y ^{reflëte sl} frdèlementlocourb lw rmo nie uæ des collrnes

piquelêes de ^jeunes orbræ,,' (Mullcr,198â.

1.4.1 SITUATION

Le

loc de

Bret, servont

de

rêservoir

d'eou potoble ô

lo ville

de

Lousonne distonte

de quelque

10km, est situê sur lo

commune de

Puidoux

(conton

de Voud), dons un sillon creusé dons lo molosse, oux extrémités

duquelon lrouve

des

dépôts

glocioires

formont borroge; cette

moroine

trouve

son origine dons

l'oncien

glocier du Rhône. Le loc,

è

une

oltitude

de 672m, est

flonquê

dons une dépression

entre

^lo

TourdeGoune

^(927m)

et le

Mont- Pêlerin (1080m).

Dès 1875, les eoux

du

Grenet sont ortificiellement introduites

ô l'extrémité

septentrionole du loc por une conduite souterroine, et en 1922,

destrovoux

supplémentoires

permettent de

relever

le

niveou

du loc de 5m

environ,

ovec

pour

etfet

le submergement des rives morécogeuses.

L'eou du loc de

Bret est

prélevée ô

son extrémité méridionole dès 1876,

ô

environ 5m oudessus du fond, et, dès ¹ 928, une stotion de filtrotion proche est instollêe, qui permet

encore

oujourd'hui

l'ommenée

des eoux troitêes

ô

Lqusonne.

L'historique

dêtoillê du loc de

^Bret

o été donnê por Zoli

^(1983),

et

^on

trouvero des

informotions supplêmentoires

chez Muller

(1982), De

Mtte

(1986), et Zumstein (1989).

1

.4.2 CARACTERISTISU ES GENERALES

Lo Toble I .1 rêsume les coroctéristiques principoles du loc de Bret, présenté en Figure 1.4, et de son bossin versont. Les données bothymétriques du

loc

sont présentées dons lo Toble 1.2.

Chopitre 1 11

Toble 1.1 : Données morpholqkques et hydrologfuques du loc de Brel et du bossin versont,

longmurmaimum hrgeurmaximum Ëobndeurmaximum surlace maximum vdumemaximum

1600 m 380 m 20m

5.105 m2 4.565.100 m3

altitde

bassin ve6ânt du lac bassin r/srsant du Grenet géci pitations annuelles tsmps de r6sidenc€ moysn

672m

2.100 m2 2.13.1O7 m2

1.2mlon

L'êtot eutrophe ovoncé du loc

est

cousê principolement por

les opports

de

phosphore

provenont

des engrois ogricoles, utilisês dons

tout

le bossin versont

du loc

et

du

Grenet; pour

cette

roison,

l'interdiction

fédérole, dès

1 986, d'utilisotion des phosphotes dons les détergents,

n'o

eu qu'un

impoct minime

sur

l'étot d'eutrophisotion du loc. ll o

oussi

étê ovoncé que

le

focteur limitont lo productivitê _seroit lo rodiotion

soloire

ou

les nitrotes (Duperluis

et

dl., 1980). Le

loc n'est que morginolement touchê por

les

pollutions

en métoux

^lourds

et

composés orgoniques toxiques,

ce qui

en

foit

un lieu

privilfuiê

pour les études limnologiques.

a

(a) Grenet

(b) station de traitement des eaux (c) radeau

b

Figure

1.1:

Contourc bothymétrlques du loc de Bret orrivée

et

sorlie d'eou,

et

point d'êchontillonnoge Wur cette étude: ^les courbes sont espocées de 2m.

12 Chopilre ¹

Le

loc

n'est

qu'occosionnellement dimictique, et

so strotificotion thermi-

que

estivole

génère

un hypolimnion onoxique, tondis

que

l'épilimnion est

continuellement mélongé

sous

I'oction

des vents

circulont ropidement

dons

l'oxe

nord-sud sur lo longueur du loc, et

ougmentont

lo

turbiditê

des eoux por remise en suspension des sédiments dons lo portie septentrionole, peu profonde.

Toble 1 .2 ; Surfoce ^Sz et volume Vaz des strotes d'eou du loc de Bret oux profondeurs

z

^les

surfoces onl étê colculées en supposont que _le loc est formê d'un empilement de cônes tronqués.

1

.4.3 EVOLUTION CHIMISUE

Dons les

poges qui

suivent sont

donnês

les profils

typiques en

oxygène, lempêroture, et ^pH, fer et phosphotes, oinsi que colcium et olcolinitê, pour

les soisons 1986 ,ô 1988.

profondeurz lml

surfqce Sz .103 lmzl

volupe laz

.10r lmrl

volume cumulolif

>vÀz.t03 [m3l

0

1

2 3 4 5 6 7

I I

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

s00 480

461 419 378 308 262 234 216 198 192 178 172 158 152 139 126

111 84 54 5

490 470 MO 398 342 285 248 225 207 19s 185 175 165 155 145 132 118

97 68 25

490 960 1400 1798 2140 2425 2673 2898

31 05 3300 3485 3660 3825 3980 4125 4257 4375 M72 4560 4565

Chopilre ¹

15

13

pH température ["Cl orygène pMl

125

+ + +

wnpérare

oxygÈno pH

08{7S

nw

07€{8

Figuro 1.5: Evolu'lion des profils en orygëne disoug température, et pH duront las éÎés 1986. 1987. 1988.

Fer [pM]

7 0 0

7.5 1æ

85

gl

â

I

,100 7.5

1æ

I

12.5

âxt

8.5

gn

â

I

,m

7.5 1(n

I

12.5

2qt

â

I

4{n 85

m

0 2m 0

5 10

15

=û

^E

lào Eroo

o-9rs

n

5 10

15

n

0 I 18 27 36 45 9 18 2t 38 .l5 9 18 n S ⁴⁵

0 5 10

15

æ

n E ls

€ro_c

e

_ot5

È

n

18{6{6

+ hbtalnqrfilùd + fo.Hrlfilbé

(EO7S z-ttrÆ

l8$gt 13Æit{t 31{0{t

\

zffi

1247.8 0/æ88

5 10

Frgurc 1.8 : Evolutbn des ^profrls en fet totol non filtré, eî fer totol fiffré duront les étés 1986, 1987,1988.

14 Chopilre ¹

0 3

0 I 0

Phosphates [gM]

0 369 I I 12

2 ₃ 3 1

r&06€6

.Èceldum + bicarùoard8

647{6 27{8{6

2W

^{1247{,l træ88}

5

0

E

=5^f_o Ero_o Etuo- 0

5

10

15

n

Figure 1.7 : Evolulion des profils en orthephosphotes non filtrës, et orthophosphotes tiltrés duront les étés 1986, 1987, 1988.

Calcium, alcalinité [mM]

3 0

0 I

0

E Jo

tt

_c

oo À

5

10

15

0

5

15 10

æ

--e- of(X non fnréo

+ oFPo4filtés

18{6{6 08{7€ô t 27{8{6

\ I

ô A

\!\_\b

T

\

_Ab

{E

18{È87 13{7{/ 31{847

0749€8

zffi

æ{8€8

\ \

_A

{

Frgure 1 .8 z Evolutbrn des ^protils en colcium et olcolinilé duront les é1& ¹ 986 et ^191il8.

Chopitre I 15

Le niveou du loc est

sujet

ô de

fortes

voriolions, cousées por le débit

soisonnier

vorioble

des eoux

du

Grenet

et

les prélèvements effectuês

por

lo stotion de

troitement

des eoux. Cesvoriotions

de

niveou expliquent

que

les profils ne

débutent

^pos toujours

ô lo cote moximole de lq

surfoce du

loc,

dêfinie

comme

z

.

_0m.

2 INSTRUMENTATION ET

METHODOLOGIE ANALYTIQUE

I

^es

méthodologies dêveloppêes

pour lo microscopie

électronique

et lo

L

filtrotion, oinsique lo

cinétique

de réduction et lo sédimentotion, seront discutées en détoils dons les Chopitres correspondonts.

2.1 INSTRUMENTATION

SPECTROPHOTOM

^{ETRI E}

ATOM IQU

E

Les onolyses

por

obsorption

olomique ovec flomme oirccétylène et ^por

émission de flomme ont étê effectuées ou moyen

d'un spectrophotomètre

Pye Unicom SPl900, ou

d'un spectrophotomètre

Pye Unicom SPg.

Pour les dosoges

de concentrotions

infêrieures

ô

0.4pM,

l'obsorption oto-

mique sons

flomme o

ê1ê utilisée,

ovec

les modules Perkin Elmer suivonts ^: Spectrophotomètre

ovec

four grophite 2280 muni

d'une

lompe de

correc-

tion du bruit de fond ou deutérium, échontillonneur outomotique

A$1

18 Chopilre 2

(injections

de

20pl

de

^solution

dons le four grophite), et progrommeur

HGA-500.

Des lompes ô

cothode

creuse

Cothodeon et

Pye Unicom

ont été

utilisées

sur les spectrophotomètres.

SPECTROPHOTOM

^ETRI E

MOLECU

LAI RE

En loborotoire, les spectropholomètres UV-visible Vorion 634 et Pye Unicom

SP8-1 00 ont été utilisés. Certoines onolyses de routine en loborotoire

portont

sur

de

^{longues séries}

d'échontillons ont

^porfois

été effectuées

sur une choîne Technicon Autoonolyzer ll

composée d'un échontillonneur outo-

motique,

d'une pompe

péristoltique ô voies multiples,

d'un colorimètre ô

filtres interchongeobles, et

d'un

enregistreur.

Sur le terroin, les spectrophotomètres Vorion 634 (olimenté por _un

généro-

teur

portoble

Hondo220Y

olternoti0 et

Merck LMC-Spectroquont I

(fonc- tionnont

sur 12V),

ont êté

utilisés. Pour certoines

opplicotions

quolitotives ou semi'quontitotives, un colorimèÎre Hosh DR-EV2

(fonctionnont

_{sur 6V)}

o égolement été

employë sur le terroin.

MESURE DU CARBONE ORGANISUE

Un onolyseur Beckmon

Model

915 TOC

o étê

utilisé pour les dosoges

de corbone orgonique totol et

dissous; il

êtoit

muni

d'une colonne d'oxyde

de

cobolt

sur

cêromique permettont

l'oxydotion du

corbone orgonique ô

950"C; le COz produit

étoit

tronsporté

por

un flux

d'oxygène ô

^200m1/min vers un

détecteur

lR Horibo PIR 2000

connecté ô

un enregistreur Metrohm Lobogroph E478. Les échontillons

de

50pl

étoient

injectés

ovec

une serin-

gue

Homilton CR70&50.

pH-MEïRlE

Les mesures

de

^pH

ont

ê1é

effectuées en loborotoire ovec un

^pH+nètre digitol Metrohm E603, et sur le terroin

ovec

un pH+nètre Metrohm

portoble

E604

fonctionnont

sur 9V. Une burette

outomotique

Metrohm Dosimot E535

connectée ô

un titroteur

ô

^point

de

consigne Metrohm Titrotor E526

o été employée

^{pour les} dosoges routiniers

de

l'olcolinitê.

Les électrodes

de

verre

combinées Metrohm

EAl21 ^(mesures

en Ioboro-

toire), 8{162/2(mesures sur le terroin), et lngold 40S503 (montée _dons une

Chopitre 2 ₁₉

sonde pour eoux ^profondes lngold

503

pour

les mesures ,n sifu)

étoient connectées

oux différents ^pH+nètres.

MESURES DE L'OXYGENE

^ET

DE LA TEMPERATURE

L'o4ygène dissous

et

lo

tempéroture ont étê

déterminés

in

situ

ou

moyen

d'une sonde polorogrophique-thermistonce Orbisphere

21121

/3713, connectêe ô

une unité

outonome de

mesure Orbisphere 2607.

VOLTAMMETRE

1 6

2

Figure 2.1 : Cellulevoltommêtique en plexiglos; (D ëlectrdede référence, _Q) êlectrode de trovoil,

(il

électrode ouxilioira, (4) _septum,

($

_{entréa de solution}

_et

_{mointien do to}

pression, ⁽⁶⁾ purge, _O) ogitateur.

Les mesures voltommétriques en loborotoire et ^sur le terroin

ont

étê

effec-

tuées

ovec

les systèmes impulsionnels suivonts ^:

r

^{EG&G Princeton}

^Applied

Reseorch 384, reliê

ô

une

toble tro- çonte

Houston lnstrument Hiplot.

t

^{Tocussel PRGS, relié}

ô

un contrôleur de tension Aries 2000 et

ô

une

loble troçonte

Hewlett Pockord HP70158.

5

E

o

C)

20 Chopilre 2

r ^Metrohm

^{E506 relié}

^{ô un stond}

^E554

supportont une

cellule

conventionnelle

en verre Metrohm EA875,

et permettont de

trovoiller

ovec

une

électrode

ô

goutte

de mercure

tombonte.

Une cellule voltommêtrique en

^plexiglos

o été développée dons

nos loborotoires (Figure 2.1) dons le but de permettre des mesures en

obsence d'otmosphère

^gozeuse

oudesus de lo

solution. Lo

cellule pouvoit _être

pressurisée

jusqu'ô 2otm

pour éviter lo dêcompression des goz dissous

et

lo formotion

de

bulles.

Le système

d'électrodes étoit

le suivont: Electrode

de

rêfêrence Metrohm 8A441/5 Ag/AgCl/KClsot/KNOg 0.1M,

électrode de trovoil ô ^{goutte de}

mercure stotionnoire

ovec

microdoseur Metrohm EA290/1 (pour _lo cellule en plexiglos),

êlectrode

de trovoil ô

goutte

de mercure

tombonte

^(pour lo cellule en verre), et

électrode

ouxilioire en fil

de

plotine; dons ^le cos

de

^lo cellule

en

plexiglos, les

électrodes étoient

vissées sur

le couvercle de

^lo

cellule.

^Pour le système PAR 384,

l'électrode de rêférence étoit

reliée

ô

l'unité impulsionnelle por l'intermédioire

d'un électromètre fobriqué

dons nos lqborotoires.

Lors des ëtudes sur le terroin, un génêroteur portoble Hondo220V

olternotif

perm etto it d' olim e nter les u n ités voltom m étriq u es.

M

ICROSCOPIE ELECTRON ISUE

Lo microscopie électronique è lronsmission d'échontillons synthètisés o

êté effectuêe

^sur diffêrents instruments : Philips EM-301, Zeiss EM-902

et

Hitochi H600

ou

Polytechnicum

de

Zûrich, oinsi

que

Zeiss EM-109

ô

l'Université

de

Genève,

et

Philips EM-300

ô

l'Universitê

de

McMostec Homilton,

Conodo.

Les

études por microscopie électronique ô

tronsmission

ovec

^onolyse

élémentoire ^por fluorescence oux royons X

ô

dispersion

d'énergie ont été effectuées è

l'Universitê

de

McMoster, Homilton,

Conodo,

sur

un micro- scope lsl

DS-130

ô deux étoges, équipê d'un module ô boloyoge et

tronsmission

connectê ô

une sonde pPGT/System 4.

Lors de lo préporotion

directe

de ^films d'échontillons (voir lo SecTion 3.3.3),

une microcentrifugeuse

(Figure 2.2) construite

dons

nos loborqtoires,

et

fonctionnont

sur 12V

ô

vitesse

vorioble

^(moximum 7000t/min,

force centri-

fuge

équivolente ô

2009)

êtoit

employée.

Chopitre 2 ₂₁

7cm marche/arrêt

12V

Figurc 2.2 z Mbræentrtfugeuse hoizontole pour lo préprotion de ^films de Nonoptost; (1)

pbteou prtedchontillong ⁽²⁾ onneou omovible anti-projections.

FILTRATION

Différentes unités de filtrotion ont

étê

employées, selon le

type

de séporo- tion choisi ^:

I

^{Pour les} filtrotions effectuées ofin de distinguer

opérotionnelle- mententre

espèces dissoutes et porticuloires, des blocsfiltronts

en

plexiglos,

fobriquês dons

nos loborotoires,

et occueillont

des membrones de

diomètre

90mm, ont

étê

utilisës; ces blocs

étoient directement conneclés

ô lo sortie

d'une ^pompe

péris-

toltique de prêlèvement, ofin de filtrer les échontillons

en

continu immédiotement

oprès leur

prélèvement,

_sons

conto-

minotion por

l'orygène de

l'oir.

r

^{Pour les}

êtudes

systémofiques

du comportement _des

porti- cules

de fer

lors

de

filtrotions,

une cellule de volume

moyen (Figure _2.3), et 3 cellules de foible volume ^(Figure 2.4), conçues

2