Microbial reduction of iron in smectite

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).

RésuméLes modifications que les activités bactériennes induisent dans l'état d'oxydation 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 d'échange cationique augmente, leur aptitude à gonfler dans l'eau décroît, leur réactivité vis-à-vis des substances organiques et des pesticides s'accroît 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 s'ajuster 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).