Nouvelles connaissances des formes du phosphate : conséquences sur le cycle du phosphate dans les sédiments des eaux douces peu profondes

Abstract

Abréviations utilisées : o-P : ortho-phosphate dissous Fe(OOH) ≈ P : phosphate adsorbe au Fe(OOH) CaCO₃ ≈ P : phosphate relié au CaCO₃, sous forme d'un mélange de calcaire et de micro-cristaux d'apatite POAS : phosphate organique particulaire, soluble en milieu acide POR : phosphate organique particulaire résiduel P_tot : phosphate total d'un sédiment (mg.g^-1) La composition chimique des phosphates liés aux sédiments d'eau douce a été analysée et l'adsorption de phosphate sur ces sédiments a été étudiée. Le rôle du Fe(OOH) dans cette adsorption a été confirmé et peut être décrit par l'isotherme d'adsorption de Freundlich : P_ads = A.(o-P)^B où P_ads = concentration du phosphate adsorbé (par les sédiments ou Fe(OOH)) o-P = concentration du phosphate dissous A et B = constantes Nous avons calculé les constantes A et B par ajustement des courbes par la méthode des moindres carrés ; les deux sont des fonctions du pH. On perd très peu de précision si B est ajusté à 0.33 et « A » à A = 23626* 10^{(-0.42 pH)}. L'adsorption peut donc être quantifiée en connaissant la concentration du Fe(OOH) dans les sédiments et le pH. Puisque le rôle de Fe(OOH) est important, la conversion du Fe(OOH) en FeS par exemple, peut avoir une forte influence sur l'adsorption de l'o-P sur les sédiments. Dans les eaux « dures », la solubilité de l'o-P est en plus limitée par la solubilité de l'apatite, Ca₅(PO₄)₃. OH, Nous avons trouvé que le produit de solubilité est de 10_-50. En combinaison avec l'adsorption quantifiée sur le Fe(OOH), on peut établir un diagramme de solubilité d'o-P dans l'eau en fonction de la concentration de Fe(OOH) dans les sédiments, de la concentration de Ca²⁺ dans l'eau et du pH. Il est apparu qu'il existait une forte corrélation entre la somme (Fe(OOH) ≈ P + CaCO₃ ≈ P) et le P disponible pour certaines espèces d'algues dans 11 lacs néerlandais. En outre, on trouve dans les sédiments deux « pools » de phosphate organique, l'un soluble dans les acides (HC1 ou H₂SO₄) et l'autre dans la soude (NaOH). Nous pensons, que pour le premier, il s'agit d'un complexe avec la matière humique, tandis qu'il a été démontré que le deuxième est formé en majorité d'un complexe entre l'inositol hexa phosphate (phytate) et probablement, le Fe(OOH). Ce complexe peut expliquer pourquoi ce phosphate organique est protégé vis-à-vis des bactéries. En utilisant le diagramme de solubilité on peut maintenant calculer ce qui se produit si un lac peu profond est chargé en phosphate et pourquoi, si la charge est arrêtée, la situation ne peut s'améliorer que très lentement.