Résumé "Heft 4"

Fixation du plomb d'immission par les sols

Dans cet ouvrage, on a examiné la liaison et l'échange du plomb avec des groupes de matière pédogènes, afin de pouvoir établir des critères servant à l'appréciation de l'état actuel du dépôt de plomb dans les sols le long des autoroutes et des grandes artères. Dans ce but, l'on a, dans des expériences modèles, traité avec des solutions de PbCl2 à valeurs de pH différentes, des extraits d'acides humiques tirés de divers sols, de l'Oh-humus d'un podzol, la mont-morillonite à minéraux d'argile, de l'illite, du kaolinit et de l'oxyde de fer fabriqué synthetiquement. On a analysé la quantité de la fixation de plomb et la stabilité des liaisons adsorbant du plomb qui en résultent, à l'aide de méthodes chimico-analytiques et physico-chimiques. Les connaissances acquises à cette occasion au sujet de la configuration, dépendante du pH, des liaisons acide humique-plomb, minéral d'argile-plomb et oxyde de fer-plomb permitent la formulation de mécanismes de réaction de l'adsorption et de la désorption du plomb, rattachés à des groupes de matière spécifiques et denendant du pH. Ces résultats furent complétés par des extractions de particules de plomb tirées des substrats du sol et de matériaux similaires. Cela permit d'établir de sérieuses hypothèses quant à la loi de la transformation du plomb dans les sols, càd. d'acquérir des systèmes écologiques. En particulier, on a pu constater:

1) humus : en raison de son enrichissement
naturel dans la couche supérieure du sol et de son affinité avec le plomb, la substance humique contribue le plus â l'immobilisation du plomb d'immission dans les sols L'influence de la consistance de l'humus sur la capacité absorbante du plomb peut être en grande partie ramenée au degré de polymérisation (teneur en acides humiques à acidité réductible et au sein de ce groupe, teneur en acides humiques gris). On considère en tant que mécanisme de réaction déterminant de la fixation du plomb, la formation de complexes coordonnés d'ensembles fonctionnels avec des électrons 'isolés', qui complètent la configuration du plomb (par ex. les groupes de carbonyl). Parallèlement se forme du sel de plomb sur des groupes polaires (par ex. les groupes de carboxyl). Proportionnellement à ces composés, la capacité d'absorption du plomb et la stabilité des liaisons humus-plomb diminuent en même temps que la chute de la valeur du pH. Une partie des particules de plomb liées organiquement peut être extraite des matériaux du sol par de forts composants de complexes (par ex. AEDTE), selon le niveau énergétique des liaisons complexes prédominantes.

2) minéraux d'argile: leur participation à la fixation du plomb dans les matériaux des sols est nettement inférieure à celle de l'humus. On peut pourtant clairement en saisir l'ampleur qui provient d'un mécanisme de réaction à double phase, dépendant du pH. Avec un pH 7 et>7, ce sont les qualités chimiques des composants de la réaction qui déterminent l'adsorption du plomb. Selon le schéma d'une réaction acide-base, le plomb est lié par des groupes SiOH, A1OH et AlOHg des surfaces minérales, non pas échangeable avec des électrolydes, mais se prêtant à une hydrolyse par l'acide. Ce processus est indépendant de la sorte de minéral d'argile examinée, et conditionne le taux élevé de stabilité commun aux liaisons minéraux d'argile-plomb lors de pH 7 et >7.
Avec un pH<6,5, c'est la grandeur physique des composants de la réaction qui détermine l'adsorption de plomb. Selon l'espèce du minéral d'argile, et d'après des interaction électrostatiques, le plomb est adsorbé physiquement, se trouvant dans des rapports variables avec les surfaces intérieures ou extérieures du minéral d'argile, alors que la part échangeable avec les électrolydes et dépendant de pH, correspond au rapport minéral spécifique de l'adsorption du plomb, des couches intermédiaires et de la surface extérieure.
En raison du diamètre ionique presque semblable pour le plomb et le potassium, il existe pour la montmorillonite et l'illite, lors d'une faible saturation initiale de plomb, étant donné la possibilité de positions spécifiques faciales, uns sélectivité plus grande pour le plomb, par analogie avec le potassium. En plus de cela, l'illite possède par rapport â la montmorillonite une sélectivité de plomb fortement augmentée, que l'on peut rapporter â une préférence d'adsorption analogue au potassium et déterminée spatialement.
C'est pourquoi, dans des substrats de sol sans carbonates,chargés de plomb, c'est la liaison physique du plomb avec les minéraux d'argile qui prédomine, sur la base de la valeur du pH légèrement acide â acide. Ce phénomène apparaît également dans la corrélation négative entre % Ct (et pH) et le produit de l'extraction de plomb par des échangeurs de solutions (par ex. des sels NH4+).

3) oxyde de fer: l'hydroxyde de fer amorphe, la Goethite et l'Hématite adsorbent le plomb chimiquement, en raison de son affinité avec l'hydroxyle en-dessous du point isoélectrique dans une forme ne possédant pas la faculté d'être échangée avec des électrolydes. Le taux d'adsorption du plomb semble dépendre moins de l'élément oxyde que du rapport surface-volume des oxydes. Il ne faut pas s'attendre à la formation dans le sol d'oxydes cristallins composés du mélange Fe/Pb. Cette liaison du plomb correspond au niveau énergétique de la liaison chimique avec des minéraux d'argile lors d'un pH>7, et elle devrait de par ce fait être partiellement hydrolysable par de l'acide. En plus des groupes de matériaux du sol, la valeur du pH influence dans une large mesure la liaison du plomb. L'extractibilité au moyen de solutions à effet hydrolytico-acide, (par ex. l'acide acétique), croît avec l'augmentation de basicité. Ce fractionnement du plomb n'est pas spécifique pour des groupes matière déterminés. Des échangeurs organiques et minéraux lient de plomb de la même façon chimique, dans un milieu neutre à légèrement alcalique, â des positions hydrolysables par de 1'acide.
On tire de ces résultats que la réduction de l'acidité du sol et l'apport de substance organique ou une augmentation des processus biologiques de décomposition élèvent la faculté d'immobilisation du plomb dans le sol. L'accumulation du plomb d'immission de préférence dans la couche supérieure du sol conduit à une grande dépendance entre la contenance de plomb et la durée d'immission.
Des résultats de ces expériences, on conclut
l'improbabilité d'une contamination de plomb dans les nappes souterraines par le transport de plomb d'immission dans de d'eau de percolation  quand il s'agit des sols d'un degré de développement moyen. Inversement, il faut s'attendre à un emploi croissant du plomb d'immission, transformé en pédogène, dans des mouvements circulaires de tissus organique. Ce fait est en partie conditionné par la mobilisation et la réception de plomb du sol par les plantes.