Influence de la compétition des anions (hydroxydes, carbonates) sur la complexation des lanthanides trivalents par la matière organique naturelle : cas des substances humiques

The aim of this study is to acquire and refine complexation data for understanding the fate of lanthanides in the environment where the concentrations of organic matter are highly variable. This study is focusing on both the description and understanding of the interactions between the europium(III) and a Suwannee River fulvic acid (SRFA) as a representative of humic substances (HS), and the influence of major anions present in natural waters, i.e. hydroxides and carbonates ions, in these interactions. To understand the ternary systems Eu-OH-SRFA and Eu-CO3-SRFA, Eu-SRFA and Eu-CO3 binary systems are first investigated by time-resolved luminescence spectroscopy (TRLS) for wide ranges of pH, ionic strength, Eu(III), SRFA and CO3 concentrations. This study shows that the structures of humic substances are influenced by the presence of Eu(III). Interaction constants are determined for the Eu-SRFA binary system and are used for the understanding of the Eu-CO3-SRFA ternary system. Eu-CO3-SRFA ternary complexes are highlighted by SLRT, and an interaction constant has also been proposed in the frame of the NICA-Donnan model. Variations in size of Eu-SRFA complexes as a function of europium and SRFA concentrations are presented, and the impact of these variations on NICA-Donnan parameters is investigated. The results of this work are challenging modeling concepts of metal-HS interactions at various HS concentrations, in particular for the consideration of electrostatic effects.L’objectif de cette étude est d’acquérir et affiner les données de complexation pour la compréhension du devenir des lanthanides dans l’environnement où les concentrations en matière organique sont très variables. Lors de cette étude, nous nous sommes intéressé à la description et la compréhension des interactions entre l’europium(III) et un acide fulvique de Suwannee River (SRFA) comme représentant des substances humiques (SH), et à l’influence des anions principaux présents dans les eaux, c’est-à-dire les ions hydroxydes et carbonates, sur ces interactions. Pour pouvoir comprendre les systèmes ternaires Eu-OH-SRFA et Eu-CO3-SRFA, les systèmes simples Eu-SRFA et Eu-CO3 ont d’abord été investigué par spectrofluorimétrie laser à résolution temporelle (SLRT) pour de larges gammes de pH, force ionique, concentrations en Eu(III), SRFA et CO3. Cette étude a permis de mettre en évidence que les structures des substances humiques sont influencées par la présence de l’Eu(III). Les paramètres NICA-Donnan permettant de décrire la complexation ont été déterminés pour le système simple Eu-SRFA et ont été utilisés pour la compréhension des systèmes ternaires. Des complexes ternaires Eu-CO3-SRFA ont été mis en évidence par SLRT. Des variations de taille des complexes Eu-SRFA en fonction des concentrations en europium et en SRFA ont été présentées, et l’impact de ces variations sur les paramètres du modèle NICA-Donnan a été investigué. Les résultats de ce travail peuvent amener à des questionnements des concepts de modélisation des interactions des cations métalliques avec la matière organique lorsque la concentration varie de façon significative, notamment pour la prise en compte des effets électrostatiques