Influence du pH sur l’adsorption du fluor dans les sols volcaniques : mécanismes et quantités adsorbées

Le fluor est un élément chimique omniprésent dans notre environnement. La présence de fluor dans le sol et les eaux de surface et souterraine pose un risque directe ou indirecte pour la santé humaine et du bétail. Les régions volcaniques actives sont des environnements particulièrement susceptibles de recevoir des apports de fluor. Les émissions de gaz et de cendres volcaniques produites lors de l’activité volcanique constituent en effet des sources de fluor importantes. Les sols volcaniques trouvés dans ces régions renferment typiquement des minéraux secondaires (ferrihydrite et allophanes) qui portent une charge électrique variable. Ils montrent aussi une forte réactivité vis-à-vis du fluor. Néanmoins, les processus et les facteurs qui gouvernent l’adsorption du fluor dans les sols volcaniques sont encore peu décrits. L’objectif de ce mémoire est de déterminer l’influence du pH sur la rétention du fluor dans des sols volcaniques présentant des propriétés physico-chimiques et minéralogiques différentes. Pour ce faire, l’adsorption du fluor à différentes valeurs de pH (enveloppe d’adsorption) a été mesurée pour des oxydes hydratés et des allophanes pris isolément. Ensuite, des expériences similaires ont été réalisées sur huit sols volcaniques différents. Les enveloppes d’adsorption obtenues pour les sols révèlent deux comportements distincts. Pour certains sols, l’adsorption est probablement régie par un processus impliquant l’échange de ligands présents à la surface des allophanes du sol, et dans une moindre mesure de la ferrihydrite. Cependant, pour d’autres sols l’adsorption implique aussi des interactions de type électrostatique. Celles-ci sont conditionnées par le signe de la charge électrique nette sur les constituants du sol. Néanmoins, la spéciation du fluor en solution joue également un rôle prépondérant. Il semblerait que les pH acides et la présence de fluor en solution favorisent la dissolution des allophanes et la libération d’aluminium en solution. Le fluor peut alors former des complexes anioniques, cationiques ou neutres avec l’aluminium, selon l’acidité de la solution et les concentrations de fluor et d’aluminium dissous. Enfin, on remarque que la capacité des sols à adsorber le fluor ne dépend pas des teneurs relatives en allophanes et ferrihydrite. La présence de fluorure et de sulfate préalablement adsorbés sur les sols n’influence pas la capacité des sols à adsorber des quantités supplémentaires de fluor.