L’apport des isotopes stables de l’antimoine pour le traçage des sources de pollution et des processus de transfert dans les milieux aquatiques.

L’antimoine (Sb) est un polluant prioritaire émergent dans l’environnement et un élément
potentiellement cancérigène. L’objectif général de cette thèse est de contribuer à explorer le potentiel des isotopes
stables de l’antimoine (¹²¹Sb/¹²³Sb) pour tracer les sources et les processus dans les milieux aquatiques et notamment en aval des sites miniers. Après le développement et la validation d’une nouvelle méthode de séparation et d’analyse des isotopes d’antimoine, les fractionnements isotopiques associés à différents processus biogéochimiques ont été étudiés par une approche théorique, une approche expérimentale, ainsi qu’une étude de terrain menée sur les hydrosystèmes en aval du drainage minier acide de la mine de San José à Oruro (Bolivie). La direction et l’amplitude de ces fractionnements ont été caractérisées afin d’interpréter les signatures δ¹²³Sb dans l’environnement. Français Des études théoriques ont mis en évidence les principaux processus de fractionnement des isotopes de l’antimoine : l’oxydation partielle ou totale du Sb(III) dans les minéraux (Δ¹²³ Sb _V-III de +0,4 à +1,2 ‰), le changement du plus proche voisin de l’antimoine (Δ¹²³Sb_{Sb-O – Sb-S} ≈ +0,9 ‰), et enfin, la distorsion du polyèdre atomique Sb – O et Sb – S (Δ¹²³Sb_{distordu-symétrique} ≈ -0,3 ‰). Des études expérimentales ont montré une adsorption préférentielle d’isotopes légers sur les oxyhydroxydes de fer (Δ¹²³Sb_{adsorbé-dissous} ≈ -0,3 ‰), un enrichissement en isotopes légers dans Sb(V)_aq (Δ¹²³Sb_{Sb(V)-Sb(III)} ≈ -0,2 ‰) lors de l’oxydation microbiologique de Sb(III)aq, et une absence de fractionnement lors de l’oxydation chimique avec H₂O₂. Français L’étude de terrain a montré une diminution de δ¹²³Sb de +0,42 à +0,70 ‰ en aval du AMD de San José, en relation avec l’atténuation naturelle de l’antimoine par sorption sur les minéraux de fer, et a mis en évidence des variations saisonnières de δ¹²³Sb dans les eaux du lac Uru-Uru, de +0,28 ‰ à +0,55 ‰, attribuées à une contribution variable du AMD et de la rivière drainant la fonderie de Vinto.
Pris ensemble, les résultats soutiennent le potentiel des isotopes d’antimoine comme traceurs de sources et de processus dans les environnements aquatiques, en particulier dans les zones minières et industrielles, et suggèrent la nécessité de recherches supplémentaires afin de caractériser d’autres processus importants et de mieux comprendre l’origine des fractionnements observés.