Extraction, caractérisation, réactivité chimique des substances humiques naturelles avec les phosphates de Hahotoe-Kpogame et leurs propriétés photodégradantes - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2010

Extraction, caracterization, chemical reactivity of natural humic substances with phosphates from Hahotoe-Kpogame and their photoinducing properties

Extraction, caractérisation, réactivité chimique des substances humiques naturelles avec les phosphates de Hahotoe-Kpogame et leurs propriétés photodégradantes

Résumé

The need to increase agricultural yields has been leading to widespread and intensive utilization of agrochemicals for soil fertilization and plants protection as well. Irrational use of these various chemicals causes pollution of soil, surface water bodies and ground water. For this reason, the search for green fertilizers and the assessment of the behaviour and fate of organic pollutants in soil have become major research topics. It was in this regard that the present work was undertaken. In step one of this work, natural humic substances extracted from a soil sample in Lomé (AHSL, AFSL), Badou (AHSB, AFSB) and from a compost sample (AHC, AFC). Were characterized through chemical analysis and by physicochemical methods including ultraviolet and visible rays absorption, Electronic scan microscopy and Infra Red spectroscopy. Results of these different characterizations proved the organic and humic characters of these samples. In the second step of the work, dissolution of rock phosphates of Hahotoé - Kpogamé (Togo) by in solutions of conventional mineral and organic acids and natural humic substances as well was carried out. The results showed that: - dissolution of apatite in strongly acid solutions was due to the phosphate rock attack by hydronim ions. That was the only dissolution effect by mineral acidic solutions; - dissolution of the phosphate ore in slightly acidic and alkaline organic solutions was due to the complexation of the metal ions (Ca 2+) by the functional groupings. The mechanism of this dissolution was evidenced by conductimetric and potentiometric measurements. The complexing capacity of these solutions increased with increasing of pH. Metal ions in general and calcium in particular complexing by humic substances may serve as a method to elaborate new types of organic fertilizers from biodegradable organic matter and rock phosphate. Continuing the investigation of the reactivity of humic substances, the third and last step of this work is dealing with the assessment of the ability of humic substances to photodegrade organic pollutants. Experimental results clearly showed that these substances were effective inductors of pollutant photodegradation under solar excitation. This photodegradation was due to the formation of reactive species by organic matter like oxygen singlet, hydroxyl radicals and triplet excited states. As an application of these experimental findings, the photodegradation by humic substances of Profenofos ((O-4-bromo-2-chlorophenyl) O-ethyl S-propylphosphorothioate), an organochlorinated polluting pesticide used in the cotton cultivation in Togo was carried out. Physicochemical analysis realised after reaction showed the effective transformation of the pollutant. This transformation was slow in deoxygenized humic solutions in the presence of propan-2-ol which traps hydroxyl radicals generated by humic substances under irradiation. A reasonable conclusion was that these radicals were responsible for the pollutant photodegradation. Identification of intermediates under the various experimental conditions helped us propose chemical structures for the detected photodegadation products.
Les recherches de rendements agricoles de plus en plus élevés conduisent à l'utilisation des engrais chimiques et des produits phytosanitaires. L'utilisation non raisonnée de ces intrants agricoles a pour conséquences la pollution des sols, des eaux de surface et des eaux souterraines. Les recherches sur l'élaboration de nouveaux types de fertilisants écologiques et le devenir des polluants organiques dans l'environnement s'avèrent importantes. C'est dans ce cadre que se situe notre travail. La première étape de ce travail a été l'extraction et la caractérisation des substances humiques naturelles. Celles-ci ont été extraites d'un sol de Lomé (AHSL, AFSL), d'un sol de Badou (AHSB, AFSB) et d'un compost (AHC, AFC) élaboré à partir de déchets biodégradables. Les caractérisations de ces substances d'une part par analyse élémentaire et dosage du carbone organique total et d'autre part, par des méthodes physico-chimiques (ultraviolet-visible, Microscopie Electronique à Balayage, Infra Rouge) ont prouvé les caractères organique et humique de ces échantillons. Dans la deuxième partie, la dissolution des phosphates naturels de Hahotoé - Kpogamé (Togo) par des acides conventionnels (minéraux et organiques) et des substances humiques naturelles a été réalisée. Les résultats obtenus ont permis de montrer que : - la dissolution de l'apatite en milieu fortement acide est due essentiellement à l'attaque des ions hydronium. C'est d'ailleurs le seul effet de dissolution des acides minéraux; - la dissolution du minerai en milieux faiblement acide et alcalin par les solutions organiques est due à la complexation des ions métalliques (Ca2+) par les groupements fonctionnels. Le mécanisme des cette dissolution a été mis en évidence par des dosages conductimétriques et potentiométriques. Le pouvoir complexant de ces solutions augmente avec le pH. Ce mécanisme de complexation des substances humiques vis-à-vis des ions métalliques en général et du calcium en particulier peut donc être utilisé pour l'élaboration de nouveaux types d'engrais à base de la matière organique biodégradable et du phosphate naturel. Parallèlement aux études de dissolution, la dernière partie de notre travail a consisté à évaluer les capacités des substances humiques à photodégrader les polluants organiques. Les résultats obtenus montrent clairement que les acides humiques utilisés sont des inducteurs efficaces qui permettent la photodégradation de polluants organiques sous excitation solaire. Cette photodégradation est due à la formation par la matière organique des espèces réactives telles que l'oxygène singulet, les radicaux hydroxyles et les états excités à caractère triplet. En application de ces résultats, une étude de la photodégradation du profenofos (O(4-bromo-2- chlorophényl), O-éthyl, S-propylphosphorothioate) qui est un polluant organochloré utilisé dans la culture cotonnière au Togo par ces substances humiques a été réalisée. Les résultats montrent effectivement la transformation du polluant. Cette transformation est ralentie en milieu désoxygéné et en présence du propan-2-ol qui piège les radicaux hydroxyle issus des substances humiques. Ceci montre que ces radicaux sont à la base de la photodégradation du polluant organique. L'identification des intermédiaires dans les conditions diverses nous a conduit à proposer des structures des produits issus de la phototransformation.
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Dates et versions

tel-00719333 , version 1 (19-07-2012)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00719333 , version 1

Citer

Moursalou Koriko. Extraction, caractérisation, réactivité chimique des substances humiques naturelles avec les phosphates de Hahotoe-Kpogame et leurs propriétés photodégradantes. Chimie organique. Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II; Université de Lomé, 2010. Français. ⟨NNT : 2010CLF22023⟩. ⟨tel-00719333⟩
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