La spéciation chimique d'un élément est la distinction entre les différentes formes de liaisons possibles (les espèces) de cet élément dans un environnement donné. Les différentes formes chimiques sont en évolution continuelle au sein des écosystèmes avec des cinétiques de transformation très différentes. L'étude de la spéciation chimique utilise différentes méthodes et approches, telles que la potentiométrie (électrodes et microélectrodes sélectives d'ions), la voltampérométrie (polarographie), la chromatographie et certains modèles mathématiques permettant de déterminer les différentes espèces de complexes.
Trois types de spéciation peuvent être envisagés dans les milieux aquatiques : la spéciation physique (basée sur la séparation selon les dimensions), la spéciation chimique (basée sur les formes complexes) et la spéciation électrochimique (basée sur les degrés d’oxydation).
Lorsqu’un ion libre métallique (Mn+) se retrouve dans le milieu naturel aqueux, il est souvent hydraté et en quête d’un ligand pour former des complexes plus ou moins stables, ceci est fonction de la nature de liaisons (des réactions de compétitions entre le métal et les différents ligands sont complexes dans le milieu marin).
Trois types de réactions chimiques contrôlent la spéciation des métaux dans le milieu aquatique :
- Précipitation : passage d’un métal de l’état dissous à l’état solide.
- Adsorption/désorption : phénomène par lequel des métaux se fixent sur la surface solide d’un substrat. La désorption est le processus inverse de l’adsorption, par lequel les métaux adsorbés se détachent du substrat.
- Complexation : lorsque le métal adhère à la surface des particules par liaisons ioniques ou covalentes.
Trois types de spéciation peuvent être envisagés dans les milieux aquatiques : la spéciation physique (basée sur la séparation selon les dimensions), la spéciation chimique (basée sur les formes complexes) et la spéciation électrochimique (basée sur les degrés d’oxydation).
Lorsqu’un ion libre métallique (Mn+) se retrouve dans le milieu naturel aqueux, il est souvent hydraté et en quête d’un ligand pour former des complexes plus ou moins stables, ceci est fonction de la nature de liaisons (des réactions de compétitions entre le métal et les différents ligands sont complexes dans le milieu marin).
Trois types de réactions chimiques contrôlent la spéciation des métaux dans le milieu aquatique :
- Précipitation : passage d’un métal de l’état dissous à l’état solide.
- Adsorption/désorption : phénomène par lequel des métaux se fixent sur la surface solide d’un substrat. La désorption est le processus inverse de l’adsorption, par lequel les métaux adsorbés se détachent du substrat.
- Complexation : lorsque le métal adhère à la surface des particules par liaisons ioniques ou covalentes.
Spéciation géochimique et mobilité des métaux lourds (d’après Salomons et Förstner, 1988).
Principales interactions d’un métal M avec les constituants particulaires, organiques et inorganiques et les organismes vivants du milieu aquatique. D’après Buffle (1988).
Exemple de la spéciation chimique du Mercure :
Principales espèces du mercure dans les eaux naturelles (Cossa et Fitch, 1999)
Cycle du Mercure : réactions, transformations et transferts
Légende
hum = acide humique; b-SR =bactéries sulfato-réductrices; b-FeR = bactéries ferri-réductrices; Hgp = Mercure particulaire