Modélisation du comportement électrochimique des eaux minérales sulfurées

Modelling of electrochemical behaviour of sulphurous mineral waters

Laboratoire d'Hydrologie-Environnement, Faculté des Sciences Pharmaceutiques, Université de Bordeaux II, 146, rue Léo-Saignat, 33076 Bordeaux Cedex

Résumé

Les eaux minérales sulfurées, caractérisées par la présence de soufre réduit (plus particulièrement S^-11), constituent des systèmes redox en équilibre remis en question dès le contact avec l'atmosphère.

Leur analyse étant souvent difficile, il est intéressant d'avoir un test simple à mettre en oeuvre sur le terrain qui permette de les caractériser, de les comparer et éventuellement de les classer.

L'étude du comportement éléctrochimique, proposé par Michard et Boulègue, consiste à tracer les diagrammes E_h/pH, E_s/pH et E_h/E_s expérimentaux et de les comparer aux diagrammes théoriques de systèmes simples comme H₂S - H₂O ou H₂S - S₈ - H₂O.

Ainsi, on peut montrer que les eaux sulfurées sodiques de type pyrénéen correspondent à des systèmes simples H₂S - H₂O à l'émergence, mais que lors d'un premier contact avec l'atmosphère elles peuvent se comporter comme un système H₂S - S₈ - H₂O qui se stabilise par la formation de polysulfures.

Par contre, les eaux sulfurées calciques, de natures physico-chimiques assez diverses, montrent parfois des déviations par rapport aux modèles théoriques qui ne sont pas aussi évidentes à distinguer.

Enfin, l'eau ferrugineuse de Jonzac (Charente-Maritime) faiblement sulfurée à l'émergence ne présente pas un comportement électrochimique comparable à celui des eaux minérales sulfurées précédentes du fait de l'existence d'autres couples redox puissants (fer, manganèse, arsenic) qui interfèrent sur la réponse des électrodes.

Abstract

Sulphurous mineral waters which are characterised by a reduced sulphur component (particularly S^-11) are balanced redox systems which may be disturbed by contact with the atmosphere.

Since it may be difficult to analyze them, it is worthwhile having a simple field test which may be used to characterise, compare and eventually classify them.

The study of electrochemical behaviour proposed by Michard and Boulègue consists in plotting the experimental diagrams E_h/pH, E_s/pH and E_h/ES and comparing them with theoretical diagrams of simple systems such as H₂S - H₂O and H₂S - S₈ - H₂O.

It may thus be shown that sodic sulphurous waters of the Pyrenean type correspond to simple H₂S - H₂O systems at the source, but that at their first contact with the atmosphere, they may behave like an H₂S - S₈ - H₂O system which stabilises with the formation of polysulphurs.

On the other hand, calcic sulphurous waters of various physico-chemical composition may prove somewhat different from the theoretical waters, which are not so easy to distinguish.

Finally, the ferruginous water of Jonzac (Charente-Maritime) which has a low sulphur content at source does not have an electrochemical behaviour comparable to that of the other sulphurous mineral waters, owing to the presence of other powerful redox couples (iron, manganese, arsenic) which interfere in the response of the electrodes.