Effets du pH sur l’extraction des éléments traces métalliques dans les sols

Résumé :

Il existe de nombreuses méthodes d’extraction pour caractériser le comportement des éléments traces métalliques (ETM) dans les sols. Si cette diversité atteste de la complexité des applications visées, nutrition des plantes ou pollution des sols, elle complique singulièrement le choix des utilisateurs. L’objet de ce travail est d’apporter des précisions sur le mode d’action de quelques réactifs courants pour en faciliter la sélection, tout en essayant de mieux cerner les mécanismes physico-chimiques mis en œuvre. Pour cela, nous utilisons des échantillons de sols agricoles non pollués et pollués en Cd, Pb et Zn que nous avons préalablement traités avec des doses croissantes de carbonate de calcium. Cette façon de faire nous permet de mettre en évidence l’influence prépondérante sur les quantités extraites du pH du milieu considéré, la valeur de ce dernier résultant du pH initial des échantillons et de la compétition entre deux pouvoirs tampons, celui du sol et celui du réactif d’extraction. Cette observation s’applique à des réactifs aussi différents que des solutions de sels neutres (CaCl2, NH4NO3) ou des solutions complexantes à base de DTPA ou d’EDTA. Dans le premier cas, en provoquant une forte diminution des quantités extraites lorsqu’il augmente, le pH s’avère être un facteur parfois plus discriminant que les teneurs totales pour expliquer les différences observées entre sols pollués et non pollués. Dans le second, hormis certains cas qui pourraient s’expliquer par un effet de compétition entre cations métalliques : une stabilité du pH des extraits entraîne celle des fractions d’ETM mises en solution, une augmentation se traduit par leur diminution et inversement. On note de fortes analogies de comportement entre le cadmiumandle cuivre, le nickel, le plomb et le zinc vis à vis d’un même réactif et, malgré la diversité des protocoles d’extraction utilisés, vis à vis de réactifs différents. On met également en évidence de nombreuses relations entre les quantités extraites, le pH et la teneur en carbonate de calcium des échantillons. Dans ces conditions on peut envisageranau fur et à mesure que le pH évolue, et avant que n’interviennent d’éventuelles réactions de précipitation, des compétitions entre mécanismes de rétention communs à l’ensemble des éléments qui, en se superposant aux modifications éventuelles du statut des espèces minéralogiques présentes, vont déterminer les quantités solubilisées. Au final ce travail précise et renforce les connaissances que nous avons sur le mode d’action des différents réactifs, ce qui devrait en assurer une utilisation plus pertinente, en sachant notamment, qu’ils peuvent parfois donner une image différente d’un même phénomène. Abstraction faite des zones de précipitation que nos conditions expérimentales ne font qu’effleurer et au sein desquelles chaque élément va évoluer de façon spécifique, notre étude met en évidence de fortes similitudes de comportement avec pour conséquence, la possibilité de pouvoir envisageranà terme, une généralisation. Dans certains cas nous proposons de privilégier le rôle de la matière organique, la compétition avec les protons influençant à la fois la densité des sites d’échange et les réactions de complexation sur la phase solide.