5.2.2 Principales propriétés physico-chimiques
Solubilité dans l'eau indique la tendance à la mobilisation du métal par lessivage ou par ruissellement. La solubilité dépend de l'élément, des conditions chimiques de la phase aqueuse (pH, potentiel d'oxydoréduction, concentrations en ligands) et des phases solides. (CERTU, 2004)
La stabilité : les ETM ne se dégradent pas dans le sol contrairement à ce que nous avons pu voir pour les composés organiques. Les ETM sont donc stables dans le sol.
La volatilité : influence sur la libération par évaporation naturelle des polluants infiltrés dans le sol. D'une façon générale, les ETM sont considérés comme non volatils à l'exception du mercure. (CERTU, 2004)
La distribution des éléments traces métalliques dans le sol est alors estimée grâce à des méthodes d'extractions séquentielles, développées au début des années 1980. A l'heure actuelle, il n'existe pas de méthode d'extraction chimique universelle. Il apparaît alors difficile de choisir la bonne solution d'extraction dans un contexte précis car, dans la littérature scientifique, les conditions expérimentales mises en œuvre pour tester la valeur prédictive de ces solutions sont particulièrement variées : protocoles d'extraction chimique et propriétés physico-chimiques des sols multiples.
Néanmoins, le principe des extractions séquentielles est toujours le même : soumettre un échantillon à une série ordonnée de réactifs de force ionique croissante pour solubiliser les différentes formes ou phases d'un métal présent dans l'échantillon. Globalement, 5 fractions sont retrouvées (dépend de la méthode utilisée) :
Fraction échangeable (F1) : les espèces métalliques sont sous forme d'ions libres ou fixés aux particules de sol par des liaisons de faible énergie ;
Fraction liée aux carbonates (F2) : leséléments traces métalliques sont associés avec les carbonates ou adsorbés spécifiquement ;
Fraction liée aux oxydes de fer et de manganèse (F3) : les espèces métalliques sont complexés avec des oxy-hydroxydes métalliques ;
Fraction liée à la matière organique (F4) : les éléments traces métalliques sont complexés par des suflures ou par des substances organiques de la phase soluble (acides fulviques, organiques, acides aminés, composés phénoliques) ou de la phase solide (acides humiques), ou encore incorporés dans les organismes vivants (végétaux, animaux, microorganismes) ;
Fraction résiduelle (F5) : cette fraction métallique est contenue dans les silicates, la matière organique récalcitrante et certains oxydes.
En général la mobilité des ETM dans les différentes fractions diminue dans l'ordre suivant : échangeable > liée aux carbonates > liée aux oxydes de Fe et Mn > liée aux composés organiques et sulfures > résiduelle ( Li et Thornton, 2001[1]).
Les schémas d'extraction séquentielle les plus utilisés sont ceux de Tessier et al. (1979) et du BCR (Bureau Communautaire des Références) ( Ure et al., 1993[2] ; Filgueiras et al., 2002[3] ; Wang et al., 2003[4]). Ces méthodes ont néanmoins pour inconvénient la non sélectivité des extractants vis à vis des différentes formes d'ETM et le risque de redéposition des ETM lors des phases d'extraction ( Kheboian et Bauer, 1987[5] ; Wang et al., 2003[4]). L'efficacité de l'extraction dépend du pH, de la concentration de l'extractant utilisé, du temps d'extraction, de la température et des propriétés physico-chimiques du sol (McLaren, 1998 ; Kalembkiewicz et Socco, 2002). La granulométrie et la température de séchage de l'échantillon de sol à analyser, et par conséquent le pré-traitement de l'échantillon, jouent un rôle important dans la spéciation métallique (Braud, 2006).
