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AbstractAbstract
[en] In natural systems, organo-mineral iron-organic matter (Fe-OM) heteroaggregates are a key factor in the dynamics of metallic pollutants. Their capacity to adsorb metals and metalloids depends on their structural organization, which is itself controlled by the physico-chemical conditions prevailing in the environment. Calcium (Ca) and aluminum (Al) are major cations commonly encountered in natural waters and can interact with OM and/or Fe. Their impact on the structure of Fe-OM aggregates and therefore on their reactivity could thus be major. With Ca and Al, Fe-OM associations structural organization moves from a colloidal behavior to a micrometric network whose connections are ensured either by Ca dimers or by Al monomers, oligomers or amorphous hydroxides. Iron(III) is organized as oligomers and ferrihydrite-like nanoparticles (Fh-Nps). The size and proportion of Nps-Fh increase with the increase of Ca or Al concentration in response to the partial screening of Fe-OM interactions by the binding of Ca and Al with OM. The presence of Ca which decreases the Fe and OM interactions, increases the availability of Fe binding sites, thus improving the adsorption capacities of Fe-MO aggregates with respect to As. These results shed new light for the understanding of the dynamics of Fe, MO and associated elements which mobility could more limited as expected regarding the possible formation of an interconnected micrometric network. (author)
[fr]
Dans les systemes naturels, les hetero-agregats organo-mineraux fer-matiere organique (Fe-MO) jouent un role cle dans la dynamique des polluants. Leur capacite a adsorber les metaux et metalloides depend de leur organisation structurale, elle-meme controlee par les conditions physico-chimiques dans l'environnement. Le calcium (Ca) et l'aluminium (Al) sont des cations majeurs qui peuvent interagir avec la MO et/ou le Fe. Leur impact sur la structure des agregats Fe-MO et, par consequent, sur leur reactivite peut donc s'averer important. En presence de Ca et d'Al, l'organisation structurale des associations Fe-MO evolue d'un etat colloidal vers un reseau micrometrique dont les connexions sont assurees soit par des dimeres de Ca, soit par des monomeres, oligomeres ou hydroxydes amorphes d'Al. Le Fe(III) est organise sous forme d'oligomeres et de nanoparticules de type ferrihydrite (Nps-Fh). La taille et la proportion des Nps-Fh augmentent avec l'augmentation de la concentration en Ca ou Al en reponse a la diminution des liaisons Fe-MO; cette diminution etant due, a la formation de liaisons Ca-MO ou Al-MO. La presence du Ca controle la reactivite des phases de Fe vis-a-vis de l'arsenic. En limitant les interactions entre la MO et les Nps-Fh, le Ca augmente la disponibilite des sites d'adsorption pour l'arsenic. Ces resultats apportent une nouvelle vision du role des hetero-agregats de Fe-MO dans la mobilite des elements chimiques. Celle-ci apparait plus limitee qu'attendu, en raison de la formation d'un reseau Fe-MO micrometriqueOriginal Title
Comment l'organisation physique des agregats nano-particulaires fer-matiere organique controe-t-elle leur reactivite?
Primary Subject
Source
7 Oct 2020; 208 p; 161 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses; Sciences de la Terre et de l'Environnement
Record Type
Report
Literature Type
Thesis/Dissertation
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