Microbial reduction of iron in smectite - 13/02/08

Doi : 10.1016/j.crte.2006.04.010

Joseph W. Stucki ^a,^⁎ , Joel E. Kostka ^b
^a Department of Natural Resources and Environmental Sciences, University of Illinois, W-321 Turner Hall, 1102 South Goodwin Avenue, Urbana, IL 61801, USA
^b Department of Oceanography, Florida State University, Tallahassee, FL, USA

Corresponding author.

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Abstract

Bacteria-mediated changes in the oxidation state of iron in soil clay minerals play an important role in determining the chemical and physical properties of soils and sediments. As structural Fe(III) in the octahedral sheet of smectites is reduced to Fe(II) by bacteria, specific surface area decreases, cation exchange capacity (CEC) increases, swelling in water decreases, reactivity with organic chemicals and pesticides increases, and the potential for mineral dissolution and transformation increases. Changes in clay mineral structure due to bacterial reduction is, however, small. Because of the large potential for the redox state of soil minerals to change with natural environmental conditions, the chemical properties of the soil must be regarded as constantly changing. The resulting dynamic nature of soil behavior must be taken into account in management strategies to maximize soil fertility and structural performance. To cite this article: J.W. Stucki, J.E. Kostka, C. R. Geoscience 338 (2006).

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Résumé

Les modifications que les activités bactériennes induisent dans lʼétat dʼoxydation du fer des minéraux argileux peuvent affecter considérablement les propriétés des sols et des sédiments. En effet, lorsque le Fe(III) structural de leur couche octaédrique est réduit en Fe(II) les smectites voient plusieurs de leurs propriétés modifiées : leur surface spécifique décroît, leur capacité dʼéchange cationique augmente, leur aptitude à gonfler dans lʼeau décroît, leur réactivité vis-à-vis des substances organiques et des pesticides sʼaccroît et, enfin, leur susceptibilité vis-à-vis des phénomènes de dissolution et de transformation augmente. Généralement, toutefois, les modifications structurales qui surviennent restent modestes. Comme ces minéraux argileux ont la capacité de sʼajuster aux conditions rédox qui prévalent dans leur environnement, il est indispensable de considérer que leurs propriétés ne sont pas stables. Il en résulte aussi que la gestion, tant physique que chimique, de la fertilité des sols doit dorénavant prendre en compte le caractère dynamique du comportement de leur assemblage minéralogique. Pour citer cet article : J.W. Stucki, J.E. Kostka, C. R. Geoscience 338 (2006).

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Bacteria, Redox, Swelling, Layer charge, Surface area, Pesticide degradation

Mots-clés : Bactéries, Rédox, Gonflement, Charge structurale, Surface spécifique, Pesticides