Manuscrit - laboratoire PROTEE - Université du Sud - Toulon - Var

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I.D.1.b Fonctions et structures de la MON
La MON est le résultat d’un mélange de plusieurs molécules organiques et inorganiques. Elle
contient des composés organiques de tailles différentes et de structures variées. Il existe des
techniques pour identifier des composés organiques par leur masse et leurs structures. Ces
techniques sont performantes avec des échantillons purs, mais elles sont difficilement appliquées
dans les analyses de la MON à cause de la variabilité et de la complexité de la composition de la
MON. Toutefois, on peut tirer quelques informations importantes de l’analyse directe.
- Fonctions identifiées par Résonance magnétique nucléaire (RMN)
Les signaux mesurés par résonance magnétique nucléaire (RMN) montrent que la matière organique
contient un grand nombre de fonctions allant de la chaîne aliphatique jusqu’aux fonctions les plus
déblindées (aldéhyde, acide, phénol). Suivant le développement des techniques de mesures, les
environnements chimiques autour de 1 H, 13 C et 15 N peuvent être identifiés, classés et quantifiés en
RMN 1D (liaison directe), RMN 2D (liaison indirecte ou parallèle dans l’espace). Les fonctions
alkyles (C-H), esters (COO), éthers (C-O), amine ou nitrile (C-N), aromatiques, carboxyles (C=O),
carbohydrate (CHO) et acéthylènes (C≡C) entre autres ont été identifiées (Thomsen et al., 2002 ; Lu
et al., 2003 ; Jagadamma et al., 2010).
Dans la pratique, cette technique nécessite la plupart du temps un protocole incluant une procédure
de dissolution, de séparation, de concentration et de purification pour les échantillons liquides
(Hatcher et al., 1981 ; Dudley et Fyfe, 1982 ; Poirier et al., 2000 ; Gonzalez-Vila et al., 2001 ;
Hatcher et al., 2001 ; Peuravuori et al., 2003 ; Cook, 2004 ; McDonald et al., 2004). Cependant, la
MON, de part sa dispersion en différentes fonctions, ne permet pas une analyse précise de sa
structure. Par spectroscopie RMN, seule une proportion des grandes familles de fonctions est
accessible.
- Fonctions acido-basiques
La titration acido-basique permet d’étudier la densité en sites acido-basiques (Christensen et al.,
1998 ; Masini et al., 1998 ; Milne et al., 2001 ; Lu et Allen, 2001, 2002 ; Impellitteri et al., 2002 ;
Ritchie et Perdue, 2003). Selon les propriétés acido-basiques, les substances humiques sont séparées
en deux types : AF et AH (Smith et Kramer, 1998, 1999, De Souza Sierra et al., 1994, 1997, 2001 ;
Milne et al., 2001 ; Ritchie et Perdue, 2003). Les fonctions acides, comme les groupes carboxyliques
et les groupes phénoliques, sont identifiées et quantifiées. Dans les analyses de De Souza Sierra
(2001), 75% des sites carboxyliques liés aux AH et 40% liés aux AF avec les gammes de la
constante d’acidité (pKa) de 5,51 à 5,99 pour les sites carboxyliques et de 9,09 à 9,85 pour les sites
phénoliques dans les deux familles de la MON (AH et AF) ont été trouvés. Smith et Kramer (1999) a
par contre trouvé la constante d’acidité (pKa) de 3 à 5 correspondant aux groupes carboxyliques et
celle de 9 à 11 concernant des phénoliques et celles intermédiaires (entre 5 et 9) pouvant
correspondre aux fonctionnements des énols, des alcools, des β-dicarbonyl ou des substituants
inorganiques.
Ces mesures permettent de modéliser et de caractériser les interactions entre la MON et le proton,
mais il est nécessaire de faire des mesures complémentaires pour modéliser les propriétés générales
de complexation de la MON.