Mécanismes de rétention du cuivre dans les sols : évaluation statistique des approches macroscopiques et spectroscopiques

Copper is a chemical element, harmful for the living matter, which may be associated under different forms with organic and inorganic constituents of soils. At a macroscopic scale, thermodynamic modelings, often over-parameterized, are insufficient to conclude on the nature of these forms. X-ray absorption spectroscopy (XAS) performed with rays focused on a few micro-m² allows the access at this information. At this micrometer scale, the specific variability of copper forms from one point of analyze to another induces changes on the measured micro-XAS signal. In theory, Principal Component Analysis (PCA) enables the enumeration of pure species. These techniques have been used to characterize the copper forms on the one hand in paddy fields contaminated by mining (MAMUT, MALAYSIA) and on the other hand in an infiltration basin of runoff waters (CHASSIEU, FRANCE). Copper associated with organic matter, metallic copper, chalcopyrite and local specific copper crystals have been identified. However, due to the low reliability of existing indicators, the total number of copper species has only been limited by ACP. This problem was overcome by the development of a new indicator statistically evaluated on known composition mixtures and whose accuracy on the number of species is ± 1 in the worst cases. STAR Date de soutenance : 3 octobre 2011 Thèse sur travaux: nonLe cuivre est un élément chimique, nocif pour la matière vivante, qui peut s'associer sous de nombreuses formes aux constituants organiques et inorganiques des sols. A une échelle macroscopique, les modélisations thermodynamiques, souvent surparamétrées, sont insuffisantes pour conclure sur la nature des formes présentes. La spectroscopie d'absorption X (XAS) réalisée avec des rayons focalisés sur quelques micro-m² permet d'accéder à cette information. A cette échelle micrométrique, la variabilité spécifique des formes du cuivre d'un point d'analyse à un autre se traduit par un changement du signal mesuré en micro-XAS. L'analyse en Composantes Principales (ACP) permet alors en théorie de dénombrer les espèces pures. Ces techniques ont été utilisées pour caractériser les formes cuprifères d'une part dans des rizières contaminées par une exploitation minière (MAMUT, MALAISIE) et d'autre part dans un bassin d'infiltration d'eaux de ruissellement (CHASSIEU, FRANCE). Les présences de cuivre associé avec la matière organique et sous formes métallique, de chalcopyrite et de cristaux localement spécifiques ont été mises en évidence. Néanmoins, en raison de la faible fiabilité des indicateurs existants, le nombre total des espèces cuprifères n'a pu être que majoré par ACP. Ce problème a été surmonté par la mise au point d'un nouvel indicateur évalué statistiquement sur des mélanges de composition connue et dont la précision sur le nombre d'espèces est de ± 1 dans les cas les plus défavorables