Nanoparticules de fer pour la dépollution des sols contaminés par la chlordécone - IRD - Institut de recherche pour le développement Accéder directement au contenu
Poster De Conférence Année : 2022

Nanoscale particles of iron for contaminated site remediation

Nanoparticules de fer pour la dépollution des sols contaminés par la chlordécone

Résumé

Chlordecone (CLD) is an organochlorine insecticide used in the French West Indies from 1972 to 1993 to control banana weevils. Because of its toxicity, its potential role in certain cancers and its capacity to bioaccumulate, in 2009 it was classified as a persistent organic pollutant by the Stockholm Convention, and its use banned worldwide. Despite this, it continues to be detected in the soil, water and food resources of the West Indies, making the development of decontamination strategies a priority. Over the past decade, trials performed up to the field level, have shown that the addition of micrometric zero-valent iron particles (µFZV) to the soil resulted in significant CLD removal, but that the process was less effective on one of the three soil types tested (andosol), probably due to the trapping of CLD in the nano-porosity of the clays in this soil, which micrometric particles cannot access. This limitation could possibly be overcome by the use of iron nanoparticles, whose efficacy for the degradation of organochlorine compounds in water has been established but remains to be demonstrated for soils. The aim of this work was to evaluate the efficacy of three types of nanoparticles based on iron sulfide (nFeS), zero-valent iron (nFZV) and a mixture of zero-valent iron and palladium (nFZV-Pd), for the degradation of CLD on two soils (A and N) from Guadeloupe previously used for studies with µFZV. Soil A was an andosol with acid pH (5.3), high organic matter content (13.4%) and a CLD concentration of 14 mg/kg. Soil N was a nitisol, with a slightly acid pH (6.1), 3.7% organic matter and a CLD content of 1.1 mg/kg. Soil samples were treated with the three types of nanoparticles: i) 5% nFeS (Nanoshel); ii) 10% nFZV (NanoIron); ii) 10% nFZV-Pd (NanoIron) and then incubated at 28⁰C for 30 days. CLD concentration was quantified by gas chromatography with MS/MS detector. Soil samples treated with nFZV and nFeS showed no significant reduction (p>0.05) in CLD concentration. On the contrary, soils treated with nFZV-Pd showed a significant reduction, reaching percentages of 74 and 96% for A and N soils respectively, well above those obtained with µFZV. The lower efficiency of nFeS may be due to the fact that these nanoparticles were not stabilized, so that aggregation phenomena can occur between them, diminishing their reactivity. In conclusion, the use of nFZV-Pd appears to be a promising strategy for the remediation of CLD-contaminated soils, although further studies are needed to determine the degradation mechanism and safety of the products formed as well as the safety of the particles themselves.
La chlordécone (CLD) est un insecticide organochloré utilisé aux Antilles françaises de 1972 à 1993 contre le charançon du bananier. En raison de sa toxicité, de son rôle potentiel dans certains cancers et de sa capacité de bioaccumulation, elle a été classée en 2009, comme polluants organiques persistants par la convention de Stockholm et son utilisation interdite dans le monde entier. Malgré cela, elle continue à être détectée dans les sols, les eaux et les ressources alimentaires des Antilles, ce qui rend prioritaire l'élaboration de stratégies de décontamination. Au cours de la dernière décennie, des essais menés jusqu’à la parcelle ont montré que l’apport de particules de fer zéro valent micrométrique (µFZV) au sol permettait un abattement significatif de CLD mais que le procédé était moins efficace sur l’un des trois types de sols testés (andosol) probablement dû au piégeage de la CLD dans la nano-porosité des argiles de ce sol auxquelles les particules micrométriques, n’ont pas accès. Cette limitation pourrait éventuellement être levée par l’utilisation de nanoparticules de fer dont l’efficacité pour la dégradation des composés organochlorés dans l’eau est établie mais reste à démontrer pour les sols. Le but de ce travail était d'évaluer l'efficacité de trois types de nanoparticules à base de sulfure de fer (nFeS), de fer zéro valent (nFZV) et d’un mélange de fer zéro valent et palladium (nFZV-Pd), pour la dégradation de la CLD sur deux sols (A et N) de Guadeloupe utilisés précédemment pour les études avec le µFZV. Le sol A était un andosol avec un pH acide (5,3), une teneur élevée en matière organique (13,4 %) et une concentration de CLD de 14 mg/kg. Le sol N était un nitisol, avec un pH légèrement acide (6,1), 3,7 % de matière organique et une teneur en CLD de 1,1 mg/kg. Les échantillons de sol ont été traités avec les trois types de nanoparticules : i) nFeS (Nanoshel) à 5% ; ii) nFZV (NanoIron) à 10% ; ii) nFZV-Pd (NanoIron) à 10% puis ont été incubés à 28⁰C pendant 30 jours. La concentration de CLD a été quantifiée par chromatographie en phase gazeuse avec détecteur MS/MS. Les échantillons de sol traités avec le nFZV et le nFeS n'ont montré aucune réduction significative (p>0,05) de la concentration de CLD. Au contraire, les sols traités avec le nFZV-Pd ont montré une diminution significative, atteignant des pourcentages de 74 et 96% pour les sols A et N, respectivement bien supérieurs à ceux obtenues avec le µFZV. La moindre efficacité des nFeS peut être due au fait que ces nanoparticules n'étaient pas stabilisées, de sorte que des phénomènes d'agrégation peuvent se produire entre elles, diminuant leur réactivité. En conclusion, l'utilisation de nFZV-Pd semble être une stratégie prometteuse pour la remédiation des sols contaminés par la CLD, bien que des études supplémentaires soient nécessaires pour déterminer le mécanisme de dégradation et l’innocuité des produits formés ainsi que des particules elles-mêmes.
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Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)

Dates et versions

ird-04440362 , version 1 (06-02-2024)

Identifiants

  • HAL Id : ird-04440362 , version 1

Citer

Mar Gil-Díaz, Sergio Diez-Pascual, Isabel Sastre-Conde, Hervé Macarie, Sébastien Bristeau, et al.. Nanoparticules de fer pour la dépollution des sols contaminés par la chlordécone. Chlordécone, connaître pour agir, Dec 2022, Le Gosier, Guadeloupe, France. ⟨ird-04440362⟩
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