Phototransformation de polluants organiques à la surface de sol : études cinétique et analytique sur supports modèles et sur sol réel

Cette these porte sur l’etude de la transformation de polluants organiques a la surface du sol sous l’effet de la lumiere. Deux principaux composes organiques ont ete utilises : une molecule modele, la phenylbenzo-quinone (PhQ) ; et un pesticide de la famille des carbamates, le carbaryl. Nous avons travaille sur differents supports : trois supports modeles (silice, sable de Fontainebleau et kaolinite) et sur un sol de la region d’Orange. La phototransformation a ete realisee en utilisant un dispositif qui simule le rayonnement solaire (l>300nm). L’etude des proprietes spectroscopiques de PhQ sur support solide a permis de montrer un elargissement de la bande d’absorption et des effets bathochrome et hyperchrome. Lors de l’irradiation, la concentration et l’epaisseur des films se sont averes etre des parametres importants a considerer afin de tenir compte respectivement l’effet d’ecran et le phenomene de diffusion. Une valeur limite de l’epaisseur egale a 100 μm a ete determinee afin de s’affranchir du processus de diffusion. Le mecanisme de transformation de PhQ s’est avere etre identique a celui observe dans l’eau avec la formation d’un unique produit, la 2-hydroxydibenzofuranne, et la mise en evidence de l’etat excite triplet de PhQ. La presence d’eau influence la phototransformation du compose en augmentant la vitesse de transformation. Ceci s’explique par une modification des proprietes d’absorption du support humide qui favorise la penetration de la lumiere. Suite a cette premiere etude, un travail plus complexe a ete entrepris sur la photodegradation du carbaryl a la surface de supports modeles. Le coefficient d’absorption molaire sur la kaolinite et le rendement quantique de transformation ont pu etre determines pour le carbaryl et d’autres composes organiques. Ceci nous a permis de confirmer l’effet bathochrome, l’effet hyperchrome, ainsi que l’augmentation du rendement quantique : augmentation d’un facteur 10 pour le carbaryl. Les etudes cinetiques ont montre que la degradation du carbaryl est effective sur tous les supports. A l’aide des proprietes physico-chimiques des supports, nous avons pu emettre l’hypothese que la taille des particules controle la photodegradation. Celle-ci est plus efficace avec des particules de grande taille, du fait de la meilleure penetration des photons. Enfin a l’aide d’une etude analytique poussee et de la mise en evidence de la formation de HO• et 1O2, nous avons propose un mecanisme de photodegradation impliquant des reactions de PhotoFries, de photohydrolyse, de dimerisation et d’hydroxylation. Dans la deuxieme partie des travaux sur le sol reel, un protocole original a ete mis en oeuvre. Il consiste en un fractionnement prealable du sol suivi d’un traitement chimique afin d’attenuer l’impact de la matiere organique. Il a ete montre que la degradation sur le sol et ses fractions est efficace et que la matiere organique a un effet benefique, a faible concentration, et inhibiteur, a forte concentration, sur la transformation du carbaryl. De plus, le fractionnement a revele que la photodegradation est d’autant plus importante que les fractions sont constituees de particules de grande taille. Enfin, la formation d’especes reactives (HO• et 1O2) a ete observee systematiquement et plus efficacement pour les fractions sans matiere organique suggerant des processus de transformation attribuables a la partie minerale des supports.