Menu
Points clés
Ce que montre l’étude
L’adsorption du Sb sur la ferrihydrite et la
schwertmannite produit un fractionnement isotopique
mesurable à l’équilibre.
L’isotope léger 121Sb est préférentiellement
retenu à la surface des minéraux, laissant le Sb dissous
relativement enrichi en 123Sb.
Le fractionnement est comparable pour Sb(III) et Sb(V)
ainsi que pour les deux phases minérales de Fe dans les
conditions expérimentales étudiées.
Ni le pH ni le rapport initial Fe:Sb n’ont produit de
modification significative des facteurs de
fractionnement isotopique mesurés.
Résumé
Comprendre comment l’adsorption modifie les signatures isotopiques du Sb
L’adsorption sur les minéraux secondaires de Fe constitue l’un des principaux processus contrôlant la mobilité de l’antimoine dans les drainages miniers acides et les cours d’eau affectés par les activités minières. La ferrihydrite et la schwertmannite peuvent retenir efficacement le Sb dissous lorsque les eaux acides évoluent en aval.
Pour utiliser les isotopes du Sb comme traceurs du transport environnemental, il est donc nécessaire de déterminer si ce processus de rétention modifie la composition isotopique des réservoirs dissous et adsorbés.
Cette étude examine expérimentalement le fractionnement isotopique à l’équilibre produit lors de l’adsorption de Sb(III) et Sb(V) sur la ferrihydrite et la schwertmannite. Les expériences ont été conduites sous différentes conditions de pH et de rapport Fe:Sb afin de comparer l’influence de la phase minérale, de l’état d’oxydation du Sb et des conditions expérimentales.
Dans tous les systèmes expérimentaux, l’isotope léger 121Sb est préférentiellement retenu par la phase solide. Le Sb restant en solution devient donc relativement enrichi en isotope lourd 123Sb au cours de l’adsorption.
La réponse isotopique similaire observée pour les deux états d’oxydation du Sb et les deux minéraux de Fe indique un fractionnement à l’équilibre relativement cohérent associé à ce processus d’adsorption dans les conditions étudiées.
Résultat principal
L’adsorption sur la ferrihydrite et la schwertmannite élimine préférentiellement l’isotope léger 121Sb de la solution. Les valeurs de Δ123Sbsolide–solution obtenues varient approximativement de −0,25 à −0,36‰. La direction et l’amplitude du fractionnement sont globalement comparables pour Sb(III) et Sb(V), sans effet significatif détecté du pH ou du rapport initial Fe:Sb dans les conditions expérimentales.
Résultats expérimentaux
Un fractionnement isotopique comparable entre minéraux et états d’oxydation
Les quatre systèmes expérimentaux présentent des valeurs négatives de Δ123Sbsolide–solution, confirmant l’adsorption préférentielle de l’isotope léger du Sb sur la phase solide riche en Fe.
Preuves expérimentales
La réponse isotopique est directement liée au processus d’adsorption
Les valeurs négatives de Δ123Sbsolide–solution indiquent systématiquement un enrichissement en 121Sb de la phase minérale adsorbante. La similarité des résultats entre les expériences suggère que ce fractionnement traduit un changement commun de l’environnement de liaison du Sb lorsqu’il passe de la phase aqueuse à la surface d’un minéral de Fe.
La phase solide est isotopiquement plus légère que le Sb restant en solution, car 121Sb est préférentiellement adsorbé.
La ferrihydrite et la schwertmannite génèrent des facteurs de fractionnement comparables malgré leurs structures minérales différentes.
Dans la gamme expérimentale testée, le pH et le rapport initial Fe:Sb ne modifient pas significativement le fractionnement isotopique à l’équilibre.
Signification environnementale
Pourquoi cela compte pour le traçage isotopique dans les eaux minières
Les signatures isotopiques du Sb mesurées en aval des zones minières ne reflètent pas uniquement la source initiale de l’antimoine, mais aussi les processus qui l’affectent après sa libération. Comprendre le fractionnement induit par l’adsorption aide donc à distinguer les changements produits par le transport environnemental des différences directement héritées de la source de contamination.
Publication
Référence scientifique
Citation
Ferrari, C., Resongles, E., Freydier, R., Casiot, C. (2024). Antimony isotope fractionation during Sb(V) and Sb(III) adsorption on secondary Fe-minerals (schwertmannite, ferrihydrite) typical of mine waters. Applied Geochemistry, 163, 105935.
DOI :
10.1016/j.apgeochem.2024.105935
Accéder à l’article