Rare earth elements (REE) interaction with iron-organic matter colloids as a control of the REE environmental dissemination ( Interaction des éléments terres rares avec des colloïdes organo-minéraux comme moyen de contrôle de la dissémination des éléments terres rares dans l'environnement)

Tadayon, Yasaman - (2023-12-14) / Université de Rennes Rare earth elements (REE) interaction with iron-organic matter colloids as a control of the REE environmental dissemination Langue : Anglais Directeur de thèse:  Davranche, Mélanie; Gigault, Julien Laboratoire :  Géosciences Rennes Ecole Doctorale : EGAAL Thématique : Sciences de la terre

Accès à la ressource :  https://ged.univ-rennes1.fr/nuxeo/site/esupversion... Mots-clés : Colloïdes Fe-OM, ETR, adsorption, dissémination dans l'environnement, XAS, A4F-ICPMS, agrégation, fractionnement des nano-colloïdes, Colloïdes, Terres rares, Adsorption, Spectroscopie d'absorption,  Spectrométrie de masse à plasma induit par haute fréquence Résumé : Les colloïdes fer-matière organique jouent un rôle crucial dans la mobilité et le transport des éléments terrestres rares (ETR) dans l'environnement. Malgré de nombreuses études élucidant le comportement des colloïdes dans différentes conditions, des incertitudes persistent quant aux mécanismes de liaison des terres rares à ces colloïdes et à leur dissémination ultérieure dans l'environnement. L'évaluation des schémas d'adsorption des terres rares peut constituer un outil précieux pour étudier et comprendre ces mécanismes. Toutefois, avant d'être reconnus comme des polluants émergents, il est impératif d'identifier les mécanismes de liaison des terres rares et leur dissémination. Cette étude visait à combler les lacunes dans les connaissances concernant les interactions des terres rares avec les colloïdes de Fe-OM et leurs mécanismes de liaison. Après un examen approfondi de la littérature, une série d'expériences a été menée pour élucider l'adsorption des terres rares sur les colloïdes Fe-OM en présence de Ca en tant qu'ion principal dans différentes conditions de pH. Les résultats indiquent que le pH influences de manière significative les colloïdes Fe-OM, le Ca augmentant légèrement la capacité d'adsorption. Les expériences de spectroscopie d'absorption des rayons X (XAS) ont révélé que les terres rares se lient principalement à la phase de la matière organique (MO) plutôt qu'au fer. L'étude s'est ensuite concentrée sur l'analyse de la fraction colloïdale la plus mobile, à savoir la fraction nano-colloïde (20kDa-400nm), afin de comprendre la mobilité des terres rares dans l'environnement. Les données expérimentales ont confirmé que les terres rares, en particulier les terres rares lourdes (HREE), peuvent agir comme des agents d'agrégation, influençant la mobilité des terres rares. Il a été démontré que, même si d'autres facteurs tels que le pH et les ions majeurs limitent la mobilité des terres rares en renforçant le processus d'agrégation, les terres rares peuvent s'autolimiter dans l'environnement en raison de leur capacité à renforcer l'agrégation. Résumé (anglais) : Organic matter-iron colloids play a crucial role in governing the mobility and transport of rare earth elements (REE) in the environment. Despite numerous studies elucidating the colloidal behavior under different conditions, uncertainties persist regarding the mechanisms of REE binding to these colloids and their subsequent dissemination in the environment. This study aimed to address the knowledge gaps concerning REE interactions with Fe-OM colloids and their binding mechanisms and REE dissemination as consequence. This study revealed that pH significantly influences Fe-OM colloids, with Ca slightly enhancing adsorption capacity as coagulating agent. X-ray absorption spectroscopy (XAS) experiments revealed that REE predominantly bind to the organic matter (OM) phase rather than iron. Experimental data on Nano-colloids fraction (20kDa-400nm) confirmed that REE, particularly heavy REE (HREE), can act as aggregating agents, influencing REE mobility. It was demonstrated that, despite other factors such as pH and major ions limiting REE mobility by enhancing the aggregation process, REE can self-limit in the environment due to their ability to enhance aggregation. Identifiant : rennes1-ori-wf-1-18905

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