Soutenance de thèse de Elaheh Lotfi-Kalahroodi

Une nouvelle approche isotopique des relations entre fer et matières organiques dans les zones humides

Résumé

Les zones humides (ZH) jouent un rôle majeur dans le contrôle du devenir des contaminants dans l’environnement. Elles sont soumises à des périodes de saturation en eau qui induisent des variations des conditions redox dans les sols. Ces cycles redox contrôlent la spéciation de Fe et des éléments associés, i.e. la matière organique (MO). Si plusieurs études ont étudié les principales formes minérales, colloïdales et solubles du Fe dans les ZHs, de nombreuses incertitudes subsistent quant aux mécanismes qui contrôlent leur formation et leur évolution. En cela, l’isotopie du fer constitue un outil intéressant pour étudier ces processus. Cependant, avant d’être utilisé comme proxy, la signature isotopique du Fe pour un processus donné doit être identifiée. Ce travail de thèse s’est donc focalisé sur la signature isotopique des agrégats Fe-MO dans les ZH. Afin d’étudier la composition isotopique des différentes espèces constitutives de ces agrégats, nous avons utilisé l’ultrafiltration à différents seuils de coupure. La     première étape a été de vérifier que l’ultrafiltration ne fractionnait pas les isotopes du Fe. Puis, une série d’expériences a été réalisée pour déterminer la signature isotopique du Fe particulaire, colloïdal et sous forme de complexes solubles dans ces agrégats Fe-MO. Les résultats ont démontré que l’hydrolyse abiotique ne fractionnait pas les isotopes du Fe. Au contraire, la complexation du Fe par les ligands OH- ou organiques qui complexent préférentiellement les isotopes lourds du Fe, contrôlent sa signature isotopique et imposent une signature aux formes particulaires et colloïdales. Ce mécanisme a ensuite été testé dans un sol de ZH soumis à 3 cycles oxie/anoxie successifs puis à des données de terrain. La liaison préférentielle des isotopes lourds du Fe aux ligands bactériens contrôle la signature isotopique du Fe à long terme. Cependant, les flux d’eau de sub-surface dans la zone humide, minimisent l'impact de ce mécanisme sur la composition isotopique en Fe de la solution de sol.