Resumen de EXAFS evidence of sorbed arsenic(V) and pharmacosiderite in a soil overlying the Echassières geochemical anomaly, Allier, France

Guillaume Morin, Delphine Lecocq, Farid Juillot, Georges Calas º, Philippe Ildefonse, Stéphanie Belin, Valérie Briois, Philippe Dillmann, Pierre Chevallier, Christophe Gauthier, Armando Sole, Pierre-Emmanuel Petit, Stephan Borensztajn

• English

  At Echassières (Allier, France), arsenic speciation was determined in a soil developed over a micaschist where Hercynian hydrothermal mineralization, including arsenopyrite FeAsS and löllingite FeAs2, has lead to a regional As anomaly. The overlying soils which have developed from long term weathering exhibit As levels as high as 900 ppm in the richest area, where the saprolite contains up to 5200 ppm As. Analysis by powder XRD, [nu]-X-ray diffraction on the 20[nu]m scale, SEM-EDS and electron micro-probe analyses revealed that As, released from arsenopyrite and/or löllingite alteration, is concentrated in a secondary iron arsenate, pharmacosiderite, (Bax,K2-2x) (Fe,Al)4 (AsO4)3 (OH)5 · 6H2O. Quantitative mineralogical analysis by Rietveld refinement indicates that the proportion of As hosted by this mineral decreases systematically from the saprolite to the topsoil (from 70 % to 30 % of the total bulk As content, respectively). EXAFS spectroscopy indicates that the main form of the As occurring with pharmacosiderite, consists of As(V) ions sorbed on iron oxides. Sorption processes, which dominate As speciation in the topsoil horizons, appear as a key mechanism able to delay As dissemination from soils to plant and surface waters, provided that pH and Eh conditions remain sufficiently acidic and oxidizing, respectively.

• français

  La spéciation de l'arsenic a été déterminée dans un sol développé sur un micaschiste affecté par des minéralisations à arsénopyrite FeAsS et löllingite FeAs2 d'âge hercynien qui ont conduit à la mise en place d'une anomalie géochimique régionale en As, à Échassières, Allier, France. Les sols qui se sont développés au cours d'une longue période d'altération présentent des concentrations atteignant 900 ppm dans les horizons de surface des zones les plus riches, où la saprolite contient jusqu'à 5200 ppm d'As. Les analyses par diffraction des rayons X sur poudre, par micro-diffraction à l'échelle de 20[nu]m ainsi que les analyses par MEB-EDS et microsonde électronique révèlent que l'As, libéré par l'altération de l'arsénopyrite et/ou de la löllingite, est piégé dans un arséniate de fer secondaire, la pharmacosidérite, (Bax,K2-2x) (Fe,Al)4 (AsO4)3 (OH)5 · 6H2O. L'analyse minéralogique quantitative par affinement Rietveld indique que la fraction de l'As total piégé dans cette phase diminue de 70 % dans la saprolite à moins de 30 % dans les horizons de surface. La spectroscopie EXAFS indique que les ions As(V) adsorbés à la surface des oxydes de fer représentent la forme majoritaire de l'arsenic accompagnant la pharmacosidérite. Les processus d'adsorption, qui dominent la spéciation de l'arsenic dans les horizons de surface apparaissent comme un mécanisme important capable de retarder la dissémination de l'arsenic du sol vers les eaux et les plantes, à condition que les conditions de pH et de Eh du sol restent suffisamment acides et oxydantes.