{"id":29075,"date":"2020-05-05T09:46:25","date_gmt":"2020-05-05T09:46:25","guid":{"rendered":"https:\/\/mineralmilling.com\/oxydes-metalliques-dans-les-sols-les-effets-de-lhematite-et-de-la-magnetite\/"},"modified":"2021-05-03T10:33:27","modified_gmt":"2021-05-03T10:33:27","slug":"oxydes-metalliques-dans-les-sols-les-effets-de-lhematite-et-de-la-magnetite","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/mineralmilling.com\/fr\/oxydes-metalliques-dans-les-sols-les-effets-de-lhematite-et-de-la-magnetite\/","title":{"rendered":"Oxydes m\u00e9talliques dans les sols : les effets de l\u2019h\u00e9matite et de la magn\u00e9tite"},"content":{"rendered":"

\n\tOxydes m\u00e9talliques dans les sols: les effets de l’h\u00e9matite et de la magn\u00e9tite<\/b>\n\t<\/h1>\n

\n\tIntroduction au fer dans les sols\n\t<\/h2>\n\t

Le sol peut, naturellement, \u00eatre riche en teneur en fer. Les sols de couleur rouge ou orange sont souvent riches en fer, en raison de la pr\u00e9sence d\u2019oxydes naturels de fer comme la pyrite, la magn\u00e9tite ou l\u2019h\u00e9matite. Ces oxydes, tandis que tous les oxydes du m\u00eame m\u00e9tal de base, peuvent transmettre des propri\u00e9t\u00e9s tr\u00e8s diff\u00e9rentes au sol au-del\u00e0 de la couleur. De tels ph\u00e9nom\u00e8nes seront discut\u00e9s ci-dessous. Il est important de noter le potentiel du fer, dans n\u2019importe quel \u00e9tat d\u2019oxydation, \u00e0 r\u00e9duire ou \u00e0 oxyder dans des conditions relativement douces par la pr\u00e9sence de certains types de bact\u00e9ries(1). Les compos\u00e9s de fer ont longtemps \u00e9t\u00e9 ajout\u00e9s aux sols. Dans les sols, parce que l\u2019oxyde de fer est si dispers\u00e9 par rapport \u00e0 d\u2019autres compos\u00e9s et au sol lui-m\u00eame, ces oxydes de fer provenant du sol ne sont pas consid\u00e9r\u00e9s comme utiles pour la production de fer et d\u2019acier(2).<\/p>\n\t\t\t\t\"shutterstock_1304979382\n

\n\tMagn\u00e9tite dans les sols\n\t<\/h2>\n\tLa magn\u00e9tite est une forme d\u2019oxyde de fer, Fe3<\/sub>O4<\/sub>, qui poss\u00e8de uniquement le fer dans les \u00e9tats d\u2019oxydation Fe2 et<\/sup> Fe3.<\/sup> Portant la forme d\u2019un spinel inverse, ses propri\u00e9t\u00e9s magn\u00e9tiques sont tr\u00e8s appr\u00e9ci\u00e9es.
\n L\u2019ajout de magn\u00e9tite<\/a>
\n<\/u> au sol est avantageux car il peut plus tard \u00eatre enlev\u00e9 facilement en utilisant des aimants. Il peut se produire naturellement dans le sol, ou \u00eatre ajout\u00e9 comme agent de traitement du sol.\n

La fonction principale de la magn\u00e9tite en tant qu\u2019additif dans les sols est de catalyser la d\u00e9gradation des contaminants dans le sol. Ces contaminants comprennent, sans s\u2019y limiter, les polluants industriels, les compos\u00e9s organiques aromatiques et d\u2019autres. La composition du sol est un facteur important dans le choix de ce qu\u2019il faut planter dans le sol, il est donc important d\u2019\u00e9liminer les contaminants dans la mesure du possible.<\/p>\n\t\t\t\t\"shutterstock_438380083\n

\n\tTraiter les sols contamin\u00e9s\n\t<\/h3>\n\t

La magn\u00e9tite est utile dans l\u2019\u00e9limination d\u2019autres m\u00e9taux lourds du sol contamin\u00e9, une \u00e9tude signalant l\u2019immobilisation\/enl\u00e8vement efficace des m\u00e9taux, y compris le cadmium, le plomb et l\u2019uranium par l\u2019application de ca. 1,5 poids nanoparticules de magn\u00e9tite(3). Cette \u00e9tude affirme que la magn\u00e9tite a de fortes propri\u00e9t\u00e9s d\u2019adsorption \u00e0 d\u2019autres m\u00e9taux, et peut \u00eatre utile dans l\u2019\u00e9limination in situ<\/em> des polluants des sols contamin\u00e9s. La chloration r\u00e9ductrice d\u2019\u00e9thyl\u00e8nes chlor\u00e9s, comme le trichloro\u00e9thyl\u00e8ne et le chlorure de vinyle, a \u00e9t\u00e9 d\u00e9montr\u00e9e \u00e0 partir de sols \u00e0 l\u2019\u00e9chelle de laboratoire(4). La d\u00e9chloration a suivi une voie de type hydrolyse, qui a \u00e9t\u00e9 acc\u00e9l\u00e9r\u00e9e par un facteur de dix par l\u2019ajout de Fe2 de<\/sup> magn\u00e9tite. La magn\u00e9tite a \u00e9galement \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9e pour la r\u00e9duction de la nitrobenzene des sols, associ\u00e9e au ruissellement industriel, et il a \u00e9t\u00e9 sugg\u00e9r\u00e9 que l\u2019augmentation des stoichiometries de magn\u00e9tite peut r\u00e9duire la nitrobenzene en l\u2019absence de Fe2md<\/sup>enti\u00e8rement soluble (5). Il peut \u00eatre utilis\u00e9 pour stabiliser l\u2019exc\u00e8s d\u2019arsenic dans les r\u00e9sidus miniers(6), bien que dans la plupart des cas de sol \/ r\u00e9sidus d\u2019\u00e9limination de la contamination par l\u2019arsenic, l\u2019ajout de zinc facilite le processus en termes d\u2019efficacit\u00e9(7).<\/p>\n

En plus des \u00e9thyl\u00e8nes chlor\u00e9s, l\u2019\u00e9limination d\u2019autres d\u00e9chets industriels qui peuvent catalyser par la magn\u00e9tite comprennent des processus qui \u00e9liminent les hydrocarbures aromatiques polycycliques, les n-alkanes et les r\u00e9sidus d\u2019huile r\u00e9fractaires comme contaminants du sol. Des processus de d\u00e9gradation de l\u2019oxydation en type de fenton et d\u2019oxydation persulfate catalys\u00e9s par la magn\u00e9tite moulue dans le sol ont \u00e9t\u00e9 d\u00e9montr\u00e9s(8). Des \u00e9tudes ont montr\u00e9 que les catalyseurs de fer (ii) plus complexes sont surpass\u00e9s en utilisant simplement de la magn\u00e9tite en poudre pour \u00e9liminer jusqu\u2019\u00e0 90 contaminants du p\u00e9trole brut du sol en seulement sept jours, comparativement \u00e0 seulement 15 de l\u2019\u00e9limination des contaminants pour un catalyseur de fer obtenu commercialement(9).<\/p>\n

L\u2019utilisation de magn\u00e9tite pour soulager la contamination des sols du ruissellement industriel et agricole est particuli\u00e8rement appr\u00e9ci\u00e9e en raison de son manque de toxicit\u00e9 humaine ou animale. D\u2019autres sous-produits industriels que l\u2019on trouve souvent dans les sols comprennent les ph\u00e9nols et les hydrocarbures aromatiques connexes, dont l\u2019\u00e9limination est catalys\u00e9e par la poudre de magn\u00e9tite sous la lumi\u00e8re ultraviolette. La r\u00e9duction de Fe3<\/sup> \u00e0 Fe2 est<\/sup> la principale explication du processus catalytique. Notamment, ce processus n\u2019est pas am\u00e9lior\u00e9 par la magn\u00e9tite \u00e9tant sous forme de nanoparticules(10).<\/p>\n\t\t\t\t\"shutterstock_16867651\n\t\t\t\t\"shutterstock_1286536336\n

\n\tConversion de magn\u00e9tite en magh\u00e9mite et autres oxydes de fer\n\t<\/h3>\n\t

Maghemite, Fe2<\/sub>O3<\/sub>, se forme lorsque la magn\u00e9tite est expos\u00e9e \u00e0 des temp\u00e9ratures dans la r\u00e9gion de 350 \u00e0 400 oC, ou dans des conditions oxydantes. Certains sols naturellement riches en magn\u00e9tite peuvent contenir des quantit\u00e9s mod\u00e9r\u00e9es \u00e0 \u00e9lev\u00e9es de maghemite, comme celles que l\u2019on trouve dans les climats tropicaux. La magn\u00e9tite n\u2019est pas stable dans les sols humides sur de longues p\u00e9riodes, se convertissant en magnemite(11).<\/p>\n

De plus, la magn\u00e9tite peut r\u00e9agir avec des nitrites dans les sols(12). Ces nitrites sont souvent des composants d\u2019engrais, et si la magn\u00e9tite est pr\u00e9sente portant des ions Fe3 en<\/sup> pr\u00e9sence de nitrite, il peut enlever le nitrate du sol, \u00e9ventuellement le r\u00e9duire \u00e0 l\u2019oxyde nitrique, puis au gaz d\u2019oxyde nitreux, qui quitte le sol. La d\u00e9nitrification du sol n\u2019est pas id\u00e9ale car elle exige que plus d\u2019azote soit fix\u00e9 dans le sol, selon le cycle de l\u2019azote. Dans les sols d\u00e9riv\u00e9s de la st\u00e9atolite, la magn\u00e9tite peut \u00eatre convertie en h\u00e9matite(13), pendant la formation du sol.<\/p>\n

\n\tH\u00e9matite dans les sols\n\t<\/h2>\n\t

Comme la magn\u00e9tite, l\u2019h\u00e9matite est un oxyde de fer et il a la formule Fe2<\/sub>O3<\/sub>. L\u2019h\u00e9matite n\u2019est pas magn\u00e9tique, et n\u2019est donc pas facilement enlev\u00e9e des sols auxquels il a \u00e9t\u00e9 ajout\u00e9. Il peut \u00e9galement se produire naturellement dans le sol.<\/p>\n

L\u2019h\u00e9matite est l\u2019oxyde de fer le plus r\u00e9pandu dans le sol, en tant que tel, il est \u00e9galement la plus grande source de fer pour la production de fer et d\u2019acier. Les sols lat\u00e9rtiques riches en h\u00e9matite sont souvent utilis\u00e9s comme composants dans les briques et autres mat\u00e9riaux de construction dans les pays en d\u00e9veloppement, affichant une forte coloration rouge. L\u2019h\u00e9matite est \u00e9galement pr\u00e9sente dans les sols bauxitiques aux c\u00f4t\u00e9s de l\u2019alumine, qui sont \u00e9galement les principaux composants de la \u00ab boue rouge \u00bb – le flux de d\u00e9chets du processus Bayer(14).<\/p>\n\t\t\t\t\"sol\n

\n\tTraitement des sols contamin\u00e9s\n\t<\/h3>\n\t

Comme sa magn\u00e9tite cousine, l\u2019h\u00e9matite est \u00e9galement un bon additif du sol pour l\u2019\u00e9limination des contaminants nocifs ou potentiellement nocifs. Un tel exemple pour l\u2019h\u00e9matite est la r\u00e9duction de la concentration d\u2019arsenic dans les sols utilis\u00e9s pour la croissance du ma\u00efs. Le ma\u00efs est un produit agricole majeur, atteignant des milliards d\u2019\u00eatres humains chaque jour. L\u2019arsenic est toxique pour la vie humaine, et ralentit \u00e9galement la croissance des plantes. Il est donc crucial d\u2019\u00e9liminer l\u2019arsenic du sol. Une \u00e9tude a appliqu\u00e9 entre 0 et 0,2 poids nanoparticules d\u2019h\u00e9matite \u00e0 un sol contamin\u00e9 avec un contenu d\u2019arsenic compris entre 0 et 96 mg\/kg. On a constat\u00e9 que la quantit\u00e9 d\u2019arsenic dans les racines et les feuilles des plants de ma\u00efs a \u00e9t\u00e9 consid\u00e9rablement r\u00e9duite lorsque le sol avait \u00e9t\u00e9 trait\u00e9 avec de l\u2019h\u00e9matite(15). L\u2019h\u00e9matite s\u2019est av\u00e9r\u00e9e \u00ab immobiliser \u00bb l\u2019arsenic, emp\u00eachant l\u2019absorption. Lorsqu\u2019il est utilis\u00e9 dans des sols qui sont \u00e9galement riches en alumine, il a \u00e9t\u00e9 constat\u00e9 que l\u2019h\u00e9matite est plus efficace \u00e0 l\u2019immobilisation de l\u2019arsenic(16). L\u2019h\u00e9matite a \u00e9galement \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9e dans le cadre d\u2019un biochar magn\u00e9tique form\u00e9 \u00e0 partir de lui et de la pin\u00e8de, qui a \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9 pour \u00e9liminer l\u2019arsenic des sols, et est particuli\u00e8rement utile que le biochar d\u2019h\u00e9matite charg\u00e9 d\u2019arsenic peut \u00eatre enlev\u00e9 \u00e0 l\u2019aide d\u2019aimants(17). L\u2019\u00e9ponge de l\u2019arsenic2<\/sub>O3<\/sub> sur l\u2019h\u00e9matite \u00e9tait l\u2019\u00e9ponge de l\u2019arsenic.<\/p>\n

Le phosphate et le glyphosate, composants des engrais et des herbicides industriels respectivement, ont \u00e9t\u00e9 adsorb\u00e9s dans le sol par l\u2019h\u00e9matite(18). Fait int\u00e9ressant, lorsque l\u2019h\u00e9matite est hydrat\u00e9e en goethite ou en ferrihydrite, l\u2019adsorption favorise le phosphate, tandis que l\u2019h\u00e9matite non hydrat\u00e9e favorise l\u2019herbicide. Il convient de noter que le glyphosate est un canc\u00e9rog\u00e8ne pr\u00e9sum\u00e9 et est toxique pour la vie aquatique – donc le ruissellement doit \u00eatre minimis\u00e9.<\/p>\n\t\t\t\t\"sol\n

\n\tH\u00e9matite et acides humiques\n\t<\/h3>\n\t

Les acides humiques sont une large classe de compos\u00e9s organiques pr\u00e9sents dans l\u2019humus, la principale composante du sol. La r\u00e9tention de m\u00e9taux lourds est li\u00e9e \u00e0 la concentration d\u2019acide humique, en particulier lorsqu\u2019on consid\u00e8re l\u2019h\u00e9matite comme une m\u00e9thode d\u2019\u00e9limination desdits m\u00e9taux lourds. On dit que l\u2019adsorption d\u2019acide humique sur l\u2019h\u00e9matite diminue avec l\u2019augmentation du pH, avec d\u2019autres mat\u00e9riaux coordonnant pr\u00e9f\u00e9rentiellement. Mais, dans ces syst\u00e8mes, l\u2019acide humique conduit \u00e0 une meilleure adsorption de m\u00e9taux lourds (et toxiques) tels que le cadmium(19). Ces effets sont observ\u00e9s d\u2019une mani\u00e8re diff\u00e9rente avec le thorium dans les essais en laboratoire(20), o\u00f9 l\u2019exc\u00e8s d\u2019acide humique n\u2019a pas am\u00e9lior\u00e9 l\u2019adsorption de thorium \u00e0 l\u2019h\u00e9matite.<\/p>\n

\n\tAdditifs pour sols \/ sols pauvres en fer\n\t<\/h3>\n\t

La carence en fer dans le sol peut \u00eatre un probl\u00e8me qui affecte profond\u00e9ment les plantes. En r\u00e8gle g\u00e9n\u00e9rale, cela se produit lorsque le pH du sol est sup\u00e9rieur \u00e0 6,5. L\u2019ajout de fer au sol n\u2019est pas une solution rapide \u00e0 moins que le fer ne soit biologiquement disponible, c\u2019est-\u00e0-dire sous une forme ch\u00e9lat\u00e9e. La magn\u00e9tite et l\u2019h\u00e9matite ne sont pas biologiquement disponibles et le traitement du sol contenant des plantes soup\u00e7onn\u00e9es d\u2019\u00eatre d\u00e9ficients en fer est futile.<\/p>\n\t\t\t\t\"poudre\n\t\t\t\t\"poudre\n

\n\tSommaire\n\t<\/h2>\n\t
    \n
  • L\u2019h\u00e9matite et la magn\u00e9tite sont des oxydes de fer que l\u2019on peut trouver naturellement dans les sols et\/ou ajout\u00e9s \u00e0 celui-ci.<\/li>\n
  • Ces oxydes de fer offrent les propri\u00e9t\u00e9s des sols, y compris la durabilit\u00e9 (d\u2019o\u00f9 leur utilisation dans les mat\u00e9riaux de construction) et souvent coloration intense<\/li>\n
  • Il s\u2019combe \u00e0 des additifs sol viables qui ont le potentiel d\u2019\u00e9liminer – ou de catalyser l\u2019\u00e9limination – de contaminants ind\u00e9sirables du sol tels que l\u2019arsenic et d\u2019autres m\u00e9taux lourds.<\/li>\n
  • La teneur en fer dans les sols doit \u00eatre modul\u00e9e pour s\u2019assurer qu\u2019aucun probl\u00e8me ne r\u00e9sultera du ruissellement dans les cours d\u2019eau, et pour s\u2019assurer que la fixation de l\u2019azote dans les sols n\u2019est pas ind\u00fbment diminu\u00e9e<\/li>\n<\/ul>\n\t\t\t\t\"coal_dust\"\n\t

    R\u00e9f\u00e9rences<\/strong><\/p>\n

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