An experimental study of lake water-sediment interaction rates

Dissolution rates of sediments obtained from the Oued Cherf reservoir were measured in closed-system batch reactors at 25 °C in fluids sampled concurrently from the same locations as the sediments. The BET surface areas of the sediments ranged from 16 to 45 m2/g and consisted primarily of quartz, calcite, and clay minerals. After a brief initial period, release rates of Si, Mg, Ca, Cl, SO4, and NO3 from these sediments are approximately linear with time over the course of the experiments, which lasted from 3 to 5 months. BET surface area normalized Si release rates ranged from 10–17.4 to 10–18.4 mol/cm2/s. These release rates match closely Si release rates from quartz and clay minerals determined from laboratory dissolution rates reported in the literature. This coherence suggests that laboratory measured silicate dissolution rates can be used with confidence to predict the dissolution behavior of sediments in natural surface waters.

RésuméLes vitesses de dissolution de sédiments échantillonnés dans la retenue du barrage de l’Oued Cherf ont été mesurées à l’aide de réacteurs fermés à 25 °C. Les sédiments, qui présentent des surfaces spécifiques BET comprises entre 16 et 45 m2/g sont essentiellement constitués de quartz, calcite et de minéraux argileux. Les taux de départ de Si, Mg, Ca, SO4 et NO3 en solution sont approximativement constants lors de ces expériences qui ont duré de trois à cinq mois. Les vitesses de départ de Si en solution, normalisées à la surface BET des sédiments, sont comprises entre 10−17,4 à 10−18,4 mol/cm2/s. Ces vitesses sont en bon accord avec les vitesses expérimentales de libération de la silice à partir de quartz et d’argiles reportées dans la littérature. Ces résultats indiquent que les vitesses de dissolution mesurées en laboratoire peuvent être utilisées avec confiance pour prévoir la vitesse de dissolution des sédiments dans les eaux naturelles superficielles.