Soufre, eau, sol et acidification

[Andria5]

Bonjour à tous,

Voici le sujet :

Je suis agronome et je réalise des diagnostique de fertilité du sol. Sans entrer dans le détail, j'ai souvent affaire à des questions de pH, de réaction acido-basique et d'oxydoréduction. Aujourd'hui je suis confronté à une situation qui est la basicité trop importante d'un sol. Il est globalement accepté dans le milieu agronomique qu'un soufrage du sol (Sous forme S) permet une acidification. Il est aussi parfois préconisé une application de gypse (CaSO4).

J'ai de bonnes bases en chimie mais pas suffisamment pour me sentir en totale confiance. J'ai fait quelques recherches sur les réactions chimiques des soufres et sulfates avec l'eau et l'oxygène, mais il y a beaucoup d'éléments et je n'ai malheureusement pas le temps d'approfondir ma compréhension jusqu'à maitriser le sujet. Je me sens en plein doute. Et je n'ai aucune idée des réactions qui vont se faire préférentiellement...

J'en viens donc à ma question :

Si on ne considère pas les actions des microorganismes du sol et que nous nous concentrons sur les réactions chimiques spontanées, que se passe t'il pour le S et SO4 en contact d'une solution aqueuse basique ?

Je précise que nous somme dans un milieu où le dioxygène est complètement accessible.

L'idée est de comprendre l'ensemble des réactions menant à la production de H+ et donc à l'acidification du milieu.

Quelques équations de réaction me permettront certainement d'effectuer les calculs de quantité à apporter. Aussi si vous avez des précisions concernant la cinétique de ces réactions, je suis preneur (à température ambiante).

PS : Evidemment si quelqu'un à une connaissance précise du sujet et veut y intégrer les influences microbiologiques, je suis toujours preneur !

Vous remerciant par avance,

Andria.
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[40CDV20]

Bjr,
Je ne dispose que d'une modeste expérience de la culture (à titre privé) en Ile de France des myrtilles, hortensias et rhododendrons. C'est autrement plus complexe que ce que vous présentez et le choix de la technique va se trouver rapidement limité par la valeur initiale du pH du terrain ou du substrat. Par ex.
https://www.pthorticulture.com/fr/zo...des-substrats/
Dans mon cas cette valeur était de l'ordre de 6.8/6.9, et seule la technique d'acidification directe aux sulfates d'aluminium et de fer fonctionnait correctement, bien que d'un effet peu durable.
Cdt

[Andria5]

Cher 40CDV20,

Je vous remercie pour votre réponse,

Toutefois je n'y trouve pas mon compte.

En effet, vous indiquez "C'est autrement plus complexe que ce que vous présentez."

Je ne pense pas avoir avancer une simplicité où une complexité de situation. J'ai simplement sollicité les chimistes de ce groupe pour une information concernant les réaction chimiques concernant le soufre sous forme brute et sulfaté dans le sol. Et j'ai bien parlé de sol.

En effet, le lien que vous m'avez fait parvenir qualifie le phénomène d'acidifications lié aux soufre (brut et sulfate) de mythe. Premièrement je trouve cette manière de présenter les choses très arrogante de leur part. L'effet d'acidification est bien réel dans un contexte agricole de plein champs. L'article lui même en parle.

Secondement cet article énonce, je cite : "En conclusion, le mythe voulant que le soufre fasse diminuer le pH des substrats de croissance est faux dans la plupart des situations de production. Les substrats sans sol ne contiennent pas suffisamment des bactéries requises pour convertir le soufre en acide sulfurique, et le temps de production des cultures est souvent trop court pour que leurs populations deviennent suffisamment importantes". Ce qui est totalement faux.

Je pense qu'il y a un problème de sérieux dans la rédaction de ces écrit. Selon eux, le mythe est faux pour la plupart des situations de production. Cependant, à ce jour les cultures de plein champs, en substrat naturel, sont hautement prépondérante sur les cultures hors sol. Il devient donc évident que la vision de cet article est plus qu'étriquée, voir sectaire. Ce sont ces éléments, "entre autres", qui m'amènent à trouver cet argumentaire arrogant.

Toutefois, leur problématique est réelle, les conditions microbiologiques des cultures hors sol font que l'apport de substances soufrées n'est pas assez réactive dans ce contexte, ce qui est tout à fait logique.

Dans le cadre de mes consultations et préconisations nous sommes en plein champ et les ressources microbiologiques sont belles et bien réelle. Toutefois, et comme je le précisait précédemment, ce ne sont pas les réactions biologiques qui m'intéressent ici.

Enfin vous indiquez "le choix de la technique va se trouver rapidement limité par la valeur initiale du pH du terrain ou du substrat".

Veuillez m'excusez, mais je trouve ce propos abrupte et imprécis. En effet, pour reprendre vos mots je dirais plutôt que le choix de la technique va se trouver influencé par la valeur initiale du pH (D'où ma demande d'équation de réaction pour effectuer des calculs quantitatifs). Aussi, le choix de la technique va être influencé par l'urgence relative du besoin d'acidification. Si nous cherchons un redressement immédiat, bien évidemment nous nous porterons sur des solutions à solubilité importante. Toutefois, si les échéances sont moins contraignantes, c'est souvent le cout de l'opération qui en décidera (d'où mes demandes de renseignement concernant les cinétiques de réaction).

Bien évidemment les sulfates déjà oxydés auront certainement une efficacité plus véloce. Toutefois, mon intérêt se porte aussi sur les formes brutes.

Enfin, dans le contexte pédologique de cette question, les sulfates de fer et d'aluminium sont proscrit en raison des quantité déjà excessive de ces deux éléments métalliques dans les sols, qui en excès ont eux aussi des conséquences agronomique (à titre informatif : https://www.aquaponie.fr/charte-de-m...es-nutriments/)

Bref, il s'agit d'être précis.

J'en reviendrais donc à ma question pour mes confrère chimiste (ou autres) concernant les transformations chimiques (Hors activité biologiques) subies par le soufre brute et les sulfates dans le sol en condition de pH basique (Au sens large 7-14; bien que plus souvent entre 7 et 9.5)

Merci d'avance pour vos réponses.

NB : Si d'autre formes (Sulfites ?) offrent des réactions menant à une acidification du milieu, je suis preneur. J'espère avoir été clair sur l'objet de mes recherche...

[ecolami]

Bonjour,
Je n'ai pas de réponse précise mais ce lien comporte un diagramme d'oxydation du soufre qui peut vous être utile
http://www.chimie-briere.com/sujcor/...LP2%202001.htm

[A voir en vidéo sur Futura]

[Andria5]

Merci Ecolami,

Je vais prendre le temps d'analyser ces informations. Après un bref coup d'œil, je pense que cela me sera très utile.

Je ferais un retour de ces lectures afin de poursuivre le sujet.

Et j'imagine déjà avoir besoin de l'approbation de chimistes après mes interprétation.

Bonne soirée.

[40CDV20]

Bjr,
Je ne suis en rien spécialiste de ces questions, je ne prends donc pas position ni sur l'article ni sur votre lecture du dit article. Considérez qu'il ne s'agit que d'une "stimulation" aux chimistes présents sur ce site pour les inciter à intervenir. Un peu comme pour la première question suivant une conférence ou présentation

Ce que je ne comprends pas bien dans votre approche du problème, c'est l'élimination à priori de la solution anaérobie (donc bactérienne) qui jusqu'à preuve du contraire est la seule qui permettrait la transformation dans le substrat de la fleur de soufre, in fine en SO4--/SO4H-. Par ailleurs il est évident que cette option est la plus commode à mettre en œuvre. C'est donc plutôt une affaire de biochimiste et/ou de biologiste. Ceci se pratique, je l'ai déjà vu mis en œuvre avec succès par des horticulteurs, au même titre que des solutions plus brutales tel l'arrosage des substrats à l'aide d'une solution d'acide sulfurique seule solution pour atteindre rapidement des valeurs pH de l'ordre de 4.
Vouloir appliquer au soufre une seule voie purement chimique le conduisant aux sulfates, donc en commençant par l'oxyder, soit de reproduire in situ "d'une autre façon" les phases du procédé de contact, oxydation de S en SO2 et de SO2 en SO3 me semble totalement impossible quand on considère la difficulté à conduire ces opérations en réacteurs. Pour s'en convaincre il suffit de regarder de près le mécanisme de la catalyse hétérogène sur V2O5 citée plus haut.
Je suis tenté de conclure en disant que si vous incorporer de la fleur de soufre seule dans un sol ou un substrat aérobie, même avec un lessivage pluvial dans la plage pH retenue 7-9.5, il ne se passera rien.
Il en serait probablement autrement s'il s'agissait de sulfates alcalins, alcalinoterreux ou métalliques.
Il me semble qu'il serait plus productif "d'inviter" à l'examen de votre problématique, biochimiste et biologiste
Cdt

[goaoute]

En introduisant du soufre tu détruit tout le vivant, ce qui ne manquera pas de modifier le sol de façon conséquente. à moyen et long terme

[Andria5]

40CDV20, Je comprends votre dynamique.

Ma volonté d'exclure le paramètre biochimique et microbiologique (Qu'elle soit aérobie ou anaérobie) est simplement une volonté d'approfondir ma compréhension du phénomène. Les mécanismes bactérien sont très bien documenté et ma formation initiale contient beaucoup de notions concernant ces sujets.

Toutefois, j'aimerai comprendre quels sont les mécanismes spontanés purement chimiques qui interviennent afin de mieux aborder la question. J'aimerais simplement intégrer ces notions dans la globalité des réactions chimiques et biochimiques du système.

J'ai bien conscience de l'insolubilité dans l'eau du soufre et je comprends que vous vouliez insister sur le fait que les formes sulfatés seront plus efficaces (ce qui est évident, à priori) toutefois, la question m'intéresse pour d'autre contexte. A titre d'exemple, qu'arrive t il au soufre pulvérisé sur les vigne et autres cultures (Céréales, Cultures arboricoles, Maraichage, etc.) ?. Il s'agit bien souvent de soufre brut dans le cadre de ces traitements.

En fait, je ne demande pas qu'on me donne la meilleure solution pour acidifier un sol, mais simplement des précisions sur les mécanismes chimiques naturels.

L'activité des bactéries sulforéductrices et sulfooxydantes sont bien évidemment très importantes, mais je souhaites intégrer d'autre connaissance à ces mécanismes.

Et puis vu que je ne suis pas chimiste, je ne sais pas quels sont les réactions préférentielles dans un tel milieu. Par exemple quelle sont les chances de produire du SO2 qui pourrait être perdu par dégagement gazeux ? En condition hydrique convenable peut être faible, mais quid d'un épisode de sècheresse du sol ?

Bref, j'ai besoin de plus d'élément pour enrichir ma compréhension du sujet.

Enfin, et à titre informatif, l'acide sulfurique ne constitue pas la seule manière d'acidifier une solution dans un contexte horticole où de production maraichères hors sol. En effet, les acides nitriques et phosphoriques sont aussi utilisés dans ce cadre. D'ailleurs ils ont une efficacité similaire à celle de l'acide sulfurique mais en quantité plus réduite. Le choix entre ces trois acides est effectué en fonction des besoins de fertilisation. Les nitrates étant consommés en plus grandes quantités par les plantes que les phosphates et sulfates, l'acide nitrique est souvent préféré. Toutefois, cela dépend des pratique de fertilisation des producteurs. Certain préfèreront utiliser de l'acide phosphorique et des engrais sans phosphates pour contrebalancer, en raison de la dangerosité de l'acide nitrique pour l'utilisateur (pKa = −1,37). En fait ces trois acides sont des outils bien pratiques en fonctions des nombreuses variables humaines, culturales et économiques des exploitations. Et je peux vous garantir cette information, étant donné que ce sont des pratiques courantes chez nombres de mes clients.

En espérant qu'un chimiste vienne nous corriger,

Bien cordialement,