Projet ANR-11-JS56-0010 – ARSENORG : Interactions entre arsenic, matière organique et oxydes de fer. Les zones humides sont-elles des sources d’arsenic pour les aquifères ?
Programme : JCJC - SIMI 5-6 - Environnement, Terre et Espace (JCJC SIMI 5-6)
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Madame Mélanie DAVRANCHE (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE BRETAGNE ET PAYS- DE-LA-LOIRE)
Partenaires : Centre national de la recherche scientifique
Montant : 207734.0 euros
Durée : 48 mois
Résumé : Les zones humides sont-elles des sources d’arsenic pour les aquifères ?Interactions entre arsenic, matière organique et oxydes de fer.
Enjeux et objectifsL’arsenic est probablement le contaminant responsable des plus grandes morbidités et mortalités dans le monde. Les plus grandes sources de contamination sont les eaux souterraines. Toutefois, l'origine de l' As contaminant reste un sujet controversé. Des études récentes suggèrent que l’As n'est pas seulement produit dans les aquifères, mais provient pour une grande part de processus de réduction se produisant dans les zones de recharge, essentiellement les plaines inondables et les zones humides. Cette partie de mon projet est un test de cette hypothèse. Ce projet est une étude mécanistique exhaustive des interactions complexes se produisant entre oxydes de Fe(III), As, et matière organique dans les sols et les solutions de sol des zones humides, interactions qui sont pour l'instant très mal connues.
Methodes et approcheLe projet sera mené en trois étapes: (1) l'identification de la spéciation de l’As dans les phases solides des sols des zones humides, (2) l'étude de la solubilisation de l’As en contexte organique et (3) la détermination de la spéciation de l’As dans la solution du sol. Chacune de ces tâches sera développée en couplant des expériences de terrain et de laboratoire. Les analyses des solides et des complexes organiques seront réalisées par NanoSims, EXAFS et ESR pour accéder aux interactions fines existant entre As, Fe et matière organique. Les fonctions et les communautés bactériennes impliquées dans la libération et le comportement redox de l’As seront également déterminées par génomique.
Résumé de la soumission : L’arsenic est probablement le contaminant responsable des plus grandes morbidités et mortalités dans le monde. Les plus grandes sources de contamination sont les eaux souterraines. Toutefois, l'origine de l' As contaminant reste un sujet controversé. Des études récentes suggèrent que l’As n'est pas seulement produit dans les aquifères, mais provient pour une grande part de processus de réduction se produisant dans les zones de recharge, essentiellement les plaines inondables et  les zones humides.  Cette partie de mon projet est un test de cette hypothèse. Ce projet est une étude mécanistique exhaustive des interactions complexes se produisant entre oxydes de Fe(III), As, et matière organique dans les sols et les solutions de sol des zones humides, interactions qui sont pour l'instant très mal connues. Le projet sera mené en trois étapes: (1) l'identification de la spéciation de l’As dans les phases solides des sols des zones humides, (2) l'étude de la solubilisation de l’As en contexte organique et (3) la détermination de la spéciation de l’As dans la solution du sol. Chacune de ces tâches sera développée en couplant des expériences de terrain et de laboratoire. Les analyses des solides et des complexes organiques seront réalisées par NanoSims, EXAFS et ESR pour accéder aux interactions fines existant entre As, Fe et matière organique. Les fonctions et les communautés bactériennes impliquées dans la libération et le comportement redox de l’As seront également déterminées par génomique.
Résultats : Le résultat ultime de ce projet serait de savoir si la matière organique des zones humides peut vraiment être, comme suggéré par des études récentes, un facteur clé dans le contrôle de la mobilisation de l’As dans les solutions de sol et à une plus grande échelle dans les sédiments des zones humides jusqu’aux aquifères sous-jacents. Les trois études ici proposées permettront : (a) de savoir si la matière organique est uniquement une source de C labile pour les bactéries arséno-oxydantes et/ou arséno- et ferro-réductrices soupçonnées d'être impliquées dans la solubilisation de l’As et du Fe dans les aquifères contaminés ou si la matière organique joue un rôle directe dans le contrôle de la spéciation de l’As. En complément, ce projet permettra la quantification et la modélisation de la distribution de l’As entre nanoparticules de Fe et matière organique dans des colloïdes mixtes. Finalement, l’utilisation des supports recouvert d’oxydes de Fe(III) permettra : - de quantifier l’impact de le matière organique sur la libération de l’As à partir de la bioréduction des oxydes de Fe dans des conditions de terrain, - de déterminer la nature et l'influence des phases secondaires porteuse d’As et de Fe, - d'identifier la nature et les fonctions des consortia bactériens impliqués dans la solubilisation de l’As à partir de la bioréduction des oxydes de Fe(III).
Perspectives : À l'échelle mondiale, des millions de personnes consomment actuellement de l'eau contenant des taux inacceptables d’As qui sont responsables de l'augmentation d’un grand nombre de maladies. Dans de nombreux pays, même en Europe, les concentrations en As ne sont pas encore systématiquement analysées bien que les tests se généralisent. Les mécanismes de contamination des aquifères peu profonds est encore chaudement débattue. Or, aucune solution de pourra être entrevue ou proposée tant que les processus de libération et de mobilité de l’As ne seront pas parfaitement compris. Dans ce contexte, la présente proposition permettra d'améliorer considérablement nos connaissances sur la mobilisation de l’As dans les zones humides récemment proposées comme source d’As pour les aquifères contaminés.
Publications et brevets : Proposition de livrables
Tache 1 	Publication rang A	2
		Conférence1
Tache  2	Publication rang A	3
		Conférence1
Tache 3	Publication rang A	3
		Conférence1