Environmental mineralogy - Understanding element behavior in ecosystems

International audienceLa Mine' ralogie environnementale s'est de'veloppe'e depuis une dizaine d'anne' es, a' la suite d'une prise de conscience des liens importants entre mine'raux et e' cosyste'me global. Les e' le'ments chimiques qui constituent la surface de la Terre se trouvent essentiellement dans les mine'raux qui sont des sources aussi bien d'e' le'ments essentiels pour les e'cosyste'mes, que d'e' le'ments potentiellement contaminants ou polluants comme les me'taux lourds ou les radionucle' ides. Ces e' le'ments sont relaˆche' s par les mine'raux au travers de processus naturels, comme l'alte' ration chimique, ou re' sultent d'activite' s anthropiques comme l'exploitation des mines ou la production d'e'nergie, les activite' s industrielles et agricoles ou encore les de' charges non surveille' es. Les mine'raux jouent aussi un roˆle cle' dans le recyclage bioge'ochimique des e' le'ments, en les stockant ou les relaˆchant lors des transformations chimiques et structurales qui aboutissent a' la formation des sols. De tels processus peuvent aboutir a' mobiliser dans les aquife' res des e' le'ments toxiques, comme l'arsenic qui a un impact majeur sur la sante' de millions de personnes dans le Sud-Est asiatique. Les interfaces entre les surfaces mine' rales et les solutions aqueuses sont le sie'ge de la plupart des re' actions chimiques qui controˆlent l'environnement naturel. Le cycle du combustible nucle' aire, depuis l'extraction du minerai d'uranium jusqu'au stockage ge' ologique des de'chets nucle' aires, est aussi relie' intimement a' la mine' ralogie. Une compre'hension fondamentale de ces processus demande une vision des mine'raux a' l'e' chelle mole' culaire, de leur structure et de leurs proprie' te' s, comme solubilite' , nature des surfaces ou interactions avec les solutions aqueuses, les gaz, lamatie' re organique naturelle ou l'activite' biologique. Cette compre'hension est complique'e par la pre'sence de nanoparticules naturelles et synthe' tiques dans l'environnement, dont l'importance augmente avec l'essort des nanotechnologies. La Mine' ralogie environnementale demande l'utilisation d'une grande varie' te' de me'thodes analytiques et the' oriques a' l'e' chelle mole' culaire et recouvre des champs voisins, comme les sciences de l'environnement, la ge'ochimie de basse tempe' rature et la ge'omicrobiologie. Cet article pre'sente une revue des the'mes mentionne' s ci-dessus et discute la complexite' des mine'raux et des intrants d'e' le'ments et de contaminants naturels ou anthropiques dans la biosphe' re, le roˆle des mine'raux dans les cycles bioge'ochimiques des e' le'ments, les nanoparticules naturelles et la mine' ralogie environnementale d'e' le'ments potentiellement polluants, Hg, As et U