Biodisponibilité du naphtalène dans des suspensions argileuses

The principle aim of this work is to determine the parameters limiting the bioavailability of organic compounds in the environment. For this study, we used naphthalene, a poorly soluble polycyclic aromatic hydrocarbon as model of organic compound. The biodegradation of naphthalene by Burkholderia cepacia was studied in the presence of different clay particles in suspension: Namontmorillonite which does not retain naphthalene (Kp=0mLg-1), two materials with narrow retention capacity, montmorillonite/polyacrylamide complex (Kp=40mLg-1) and a river sediment (Kp=20mLg-1), and an organo-clay which sorbes naphthalene in high quantities (Kp=5920mLg-1). Only a slight and non significant modification of the biodegradation rate of naphtalene are observed in the presence of the complex maybe due to the small concentration of particles (< 0,5gL-1). With the sediment, the quantities of biodegraded naphthtalene and the biodegradation rates are increased, explained by the biodegradable organic carbon and the indigeneous microorganisms canied out by the sediment. However, the presence of 0.5gL-1 montmorillonite (non sorbant) and 0.5gL-1 of B34 (high sorbant) decreases by a factor about 3 the biodegradation rates. Several experimentations show that neither external mass transfer, neither internaI mass transfer are responsible for the reduction of bioavailability of naphthalene. By its high cationic exchange capacity, Na-montmorillonite retain oligoelements, limiting their bioavailability. Naphthalene sorption by organo clay B34 is responsible for the decrease of its concentration in solution, explaining the slower biodegradation kinetics. In conclusion, the modification of the biodegradation kinetics are related to the bioavailability of the compound and also of the bioavailability of other mineral compounds.L'objectif de ce travail de recherche vise à déterminer les paramètres limitant la biodisponibilité d'un polluant organique, le naphtalène (S=30mgL-1 à 25°C, logKow=3,3) en présence de particules solides en suspension, de façon à évaluer son devenir et sa persistance dans les hydrosystèmes. Quatre matériaux solides, choisis pour leur différente capacité de rétention du naphtalène, ont été employés pour les essais de biodégradation de l'hydrocarbure : un matériau hydrophile, la montmorillonite sodique, n'adsorbant pas le naphtalène (coefficient de partage Kp=0mLg-1), deux matériaux présentants des capacités de rétention proches, un complexe montmorillonite/polyacrylamide (Kp=40mLg-1) et un sédiment naturel de rivière (Kp=20mLg-1) et enfin un Support possédant une forte affinité pour le naphtalène, l'argile organique B34 (Kp=5920mLg-1). Différents comportements du naphtalène face à la biodégradation par Burkholderia cepacia sont observés en fonction du type de matériau utilisé. La faible modification, non significative, des cinétiques de biodégradation en présence de complexe montmorillonite/polyacrylamide (peu adsorbant), est expliquée par des concentrations de solide en suspension employées trop faibles (< 0,5gL-1). En présence de sédiment naturel (jusqu'à 50gL-1), les quantités de naphtalène en solution biodégradé ainsi que les cinétiques sont augmentées. Ces modifications seraient dues à un apport complémentaire de carbone organique biodégradable et de microorganismes par le sédiment. Par contre, les cinétiques de biodégradation en présence de 0,5gL-1 de montmorillonite (support non adsorbant du naphtalène) et de 0,5gL-1 de B34 (support fortement adsorbant du naphtalène) sont presque réduites d'un facteur voisin 3. Les essais prouvent que ni le transfert de masse externe, ni le transfert de masse interne ne sont responsables de la limitation de la biodisponibilité du naphtalène. La montmorillonite est une argile qui a la capacité de retenir les éléments minéraux initialement présents dans le milieu, les rendant ainsi limitant pour la biodégradation et expliquant la réduction des cinétiques. La sorption du naphtalène par l'argile organique B34, réduisant ainsi les concentrations en solution est responsable de la limitation de la biodisponibilité du naphtalène. En conclusion, la modification des cinétiques de biodégradation dans l'environnement est non seulement lié à sa biodisponibilité mais également à la biodisponibilité d'autres éléments minéraux