Formation de Hg°dans des milieux anoxiques tropicaux (lac, sol)

Laboratory studies were carried out to investigate mechanisms of elemental mercury (Hg°)production in anoxic environments. The results were applied to interpret field data, obtained in tropical Petit Saut reservoir and hydromorphic soils (French Guiana, South America). The decay of flooded vegetation in the artificial lake created anoxic conditions and lead to the production of a number of reduced chemical species according to thermodynamic sequence. Principal sources of mercury in Petit Saut reservoir include the upstream goldmining area and the soils flooded during reservoir impounding. Oxygen disappearance favors mercury release from the floor to the water colurnn, where il undergoes chemical transformations. As shown by laboratory studies, the production of Hg° at the lake bottom layer is due to biotic reduction of mercury and the rate of Hg° production depends on the available reactive mercury. Another Hg° production process in anoxic environment is the abiotic reduction of Hg(II) by Fe(II) adsorbed on particulate matter, as shown in our laboratory experiments with hematite and phlogopite particles. In soils, a comparison of oxisol and hydromorphic soils located on a same toposequence demonstrates that total mercury content decreases in hydromorphic conditions. Laboratory experiments with these hydromorphic tropical soils showed that a reduction of Hg(II) to Hg° takes place in anoxic conditions, particularly when the soil was amended by Fe(llI) citrate. Biotic reduction, together with abiotic reduction by Fe(II) adsorbed on the particles, are suggested to be responsible for mercury redox transformation and release to the atmosphere. Thus removal of Hg from hydromorphic soils may be due both to leaving of Hg(II)-organic complexes but also to a reductive volatilization process.Les mécanismes de production de Hg° dans des milieux anoxiques ont été étudiés en laboratoire. Les résultats sont utilisés pour interpréter les données de terrain mesurées dans la retenue de Petit Saut et dans des sols hydromorphes avoisinants, en Guyane Française (Amérique du Sud). Dans la retenue, la décomposition des matières organiques, enoyées lors de la mise en eau, crée des conditions anoxiques, et donc une production d'espèces réduites, en accord avec les séquences thermodynamiques. Les sources de mercure dans la retenue sont les zones d'orpaillage situées en amont, ainsi que les sols, qui furent inondés lors de la mise en eaux. La disparition de l'oxygène favorise la libération du mercure par les sols inondés vers la colonne d'eau, où il se transforme chimiquement. Nos expériences de laboratoire démontrent que la production de Hg° au fond du lac est essentiellement d'origine biologique, et que la vitesse de production de Hg° est fonction de la concentration en mercure réactif. Un autre mécanisme responsable de la production de Hg° est la réduction abiotique de Hg(II) par le Fe(II) adsorbé sur des particules, ce que nous avons démontré avec des particules d'hématite et de mica. Dans les sols, la comparaison de profils du mercure total montre de plus faibles concentrations dans les sols hydromorphes, que dans les oxisols, appartenant à la même toposéquence. Nos expériences de laboratoire démontrent que la réduction de Hg(II) en Hg° a lieu dans les sols hydromorphes en conditions anoxiques. La réduction est plus importante quand ces sols ont été amendés par du citrate de Fe(III). Tant la réduction biologique, que la réduction abiotique par le Fe(II) adsorbé sur les particules peuvent être responsables de la réduction du Hg(II) et de son départ vers l'atmosphère. La disparition du Hg(II) en conditions hydromorphes peut alors être due tant à la lixiviation des complexes organiques de l'ion Hg(II) qu'à sa volatilisation après réduction