Role of soil geochemical and microbiological components on selenium behaviour in oxic and anoxic conditions
Rôles des composantes géochimiques et microbiologiques d'un sol sur le comportement du sélénium en conditions oxiques et anoxiques
Abstract
Selenium (Se) is naturally present in the environment. Se is essential for living organisms at trace concentrations, but it becomes rapidly toxic with their increases. The 79Se radioactive isotopes of Se, is found in nuclear wastes that may be buried in deep geological formations. In soil, Se exists in many forms and its mobility is affected by the redox potential and microbial activity. Very few studies have focused on Se behaviour at trace concentration. We have tried to distinguish the major abiotic geochemical and microbiological processes involved in the fate of trace selenite (Se(IV)) in a soil. The study was based on batch incubation in oxic or anoxic conditions of slurry suspension artificially contaminated with Se (IV) to 0.4 mg Se.kg-1 dry soil. The incubation involved sterilized and non-sterile soil samples with or without organic amendment to stimulate microbial activities. For each incubation, we followed the distribution of Se between solid, liquid and gaseous phases as well as the geochemical evolution of the solution, the composition of the atmosphere gas bottles and the soil microflora. The results showed that Se was relatively few mobile in the soil studied. Geochemical processes played a major role in controlling the Se mobility. Over time, some abiotic transformations in the solid phase contributed to increase the Se immobilisation. The microbiological processes contributed to this increase in the solid phase. Moreover, in oxic as in anoxic conditions, some microbial processes were responsible, to a lesser extent, for a dispersion of Se in the atmosphere by the production of volatile compounds.
Le sélénium (Se) est naturellement présent dans l’environnement. Elément essentiel aux êtres vivants à faibles concentrations, il devient rapidement toxique avec leurs augmentations. Un de ses isotopes radioactifs, le 79Se est présent dans les déchets radioactifs dont le stockage géologique profond est envisagé. Dans le sol, le Se existe sous de multiples formes et sa mobilité est affectée par le potentiel d’oxydoréduction et les activités microbiennes. Très peu d’études ont porté sur sa réactivité à l’état de trace. Nous avons réalisé un travail permettant de distinguer les principaux processus géochimiques abiotiques et microbiologiques impliqués dans le devenir du sélénite (Se(IV)) à l’état de trace dans le sol. Cette étude était basée sur des incubations en batch de boues de sol contaminées artificiellement en Se(IV) à hauteur de 0,4 mg Se.kg-1sol sec et soumises à des conditions oxique ou anoxique. Les incubations ont concerné des lots de sol stérilisé et des lots de sol non stérile, avec ou sans amendement organique pour stimuler alors les activités microbiennes. Pour chaque incubation, nous avons suivi la distribution du Se entre les phases solide, liquide et gazeuse. Nous avons par ailleurs suivi les évolutions géochimiques de la solution, la composition de l’atmosphère gazeuse des flacons et la microflore du sol. Les résultats ont montré que le Se apporté à l’état de trace est relativement peu mobile dans le sol étudié. Les processus géochimiques ont un rôle majeur dans le contrôle de la mobilité du Se. Au cours du temps, certaines transformations abiotiques en phase solide aboutissent à une immobilisation de plus en plus forte du Se. Les processus microbiologiques contribuent à augmenter cette immobilisation au sein de la phase solide. Néanmoins, en conditions oxique et anoxique, certains processus microbiens peuvent être, responsables, dans une moindre mesure, d’une dispersion du Se dans la biosphère par la production de composés volatils.
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