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Technical Report NTB 90-27
Poços de Caldas Report No. 9Chemical and physical characterisationof suspended particles andcolloids in waters from the OsamuUtsumi mine and Morro do Ferroanalogue study sites, Poços de Caldas, Brazil
On présente des données sur les particules en suspension et les colloïdes dans les eaux souterraines des sites d'analogies naturelles de la mine d'Osamu Utsumi et de Morro do Ferro. On a utilisé une ultrafiltration à flux transversal à travers des membranes à pores de différents diamètres (450 à 1.5 nm) pour préparer des concentrats colloïdaux et des ultrafiltrats en vue de l'analyse des éléments majeurs et des éléments trace, ainsi que des compositions isotopiques de U et Th. Une caractérisation additionnelle des particules et des colloïdes a été effectuée par spectroscopie électronique (ESCA), par microscopie à balayage (SEM) et par diffraction aux rayons-X. On a ainsi montré que la concentration en colloïdes était faible dans ces eaux, et composée principalement d'espèces du fer et de molécules organiques. Associés à ces colloïdes, on trouve de faibles quantités de U et de quelques éléments trace (Si, Ca, Mg, Cu, Zn, Pb et occasionnellement Zr et Sn), et des quantités significatives de Th et de terres rares (TRs). Les mesures isotopiques de U indiquent qu'il y a équilibre d'échange d'éléments entre les phases aqueuse, colloïdale et de suspension. Les particules en suspension (> 450 nm) montrent la même tendance que les colloïdes en ce qui concerne les associations de U, Th et TRs, mais révèlent des concentrations en éléments typiquement plus élevées, d'un facteur 1000 ou plus. Les rapports d'association calculés (en ml/g) sont de l'ordre de grandeur de 104 à 105 pour U, 105 à 106 pour TRs, et 106 à 107 pour Th. Dans les eaux très sulfatées et à pH bas, ces rapports sont nettement plus faibles. Du fait de leur faible concentration dans les eaux souterraines de la mine d'uranium d'Osamu Utsumi, les particules en suspension ne contiennent qu'une faible quantité de U et TRs (moins de 10 % de la concentration totale de l'eau non filtrée), mais une quantité significative de Th, en général prédominante (30 à 70 %). Par rapport à celles de la mine, les eaux souterraines de Morro do Ferro présentent une charge de particules en suspension typiquement plus élevée, d'un facteur 5 à 10. Cela suggère que U et TRs pourraient être transportés de manière préférentielle par les particules en suspension. Il faut relever toutefois que ces particules, vu leur composition chimique et minéralogique (principalement des oxyhydroxydes de Fe(III) et des composés de type humique), possèdent une faible capacité de migration.