Article Dans Une Revue Water Research Année : 2026

Manganese removal in a full-scale constructed wetland for passive mine water treatment: Environmental factors and microbial communities

Elimination du manganèse par une lagune construite pour le traitement passif d'une eau de mine : Facteurs environnementaux et communautés microbiennes

Résumé

Manganese (Mn) removal in passive mine water treatment remains a challenge due to its slow oxidation kinetics,requiring specific biogeochemical conditions. Constructed wetlands are often the key functional units enablingMn removal in full-scale passive treatment plants. This study examines the key biogeochemical factors influencing Mn removal in a full-scale passive mine water treatment plant located in Al`es (South-East France). Overone year, monitoring of physicochemical parameters, microbial communities, and Mn speciation in solid phaseswas conducted every two months. Results highlight temporal variations in Mn removal efficiency, with two mainmechanisms identified: (1) Mn carbonate (MnCO₃) precipitation, likely influenced by high carbonate concentrations in mine water, and (2) Mn oxide (δ-MnO₂) formation, mainly associated with reed rhizosphere, where itaccumulates as mineral plaque. In mine water, Mn removal correlates with Fe particle concentrations, suggestinga catalytic effect, as well as with alkalinity and the abundance of microorganisms affiliated to Alteromonadaceae,suggesting a microbial influence. Mn removal appears to be primarily abiotic, driven by favourable pH andalkaline conditions that promote Mn carbonate precipitation, by autocatalytic oxidation reactions occurring onrhizosphere surfaces and by plant’s design including surface area and hydrological conditions. Microbial communities may facilitate certain Mn removal processes depending on environmental conditions.

L'élimination du manganèse (Mn) dans le traitement passif des eaux de mine reste un défi en raison de sa cinétique d'oxydation lente, nécessitant des conditions biogéochimiques spécifiques pour atteindre une élimination efficace. Cette étude examine les principaux facteurs biogéochimiques influençant l'élimination du Mn dans une station de traitement passif des eaux de mine à grande échelle située à Alès (Sud-Est de la France). Pendant un an, le suivi des paramètres physico-chimiques, des communautés microbiennes et de la spéciation du Mn dans les phases solides a été effectué tous les deux mois. Les résultats mettent en évidence des variations saisonnières de l'efficacité d'élimination du Mn, avec l'identification de deux principaux mécanismes : (1) la précipitation du carbonate de Mn (MnCO3), probablement influencée par la forte concentration en carbonates dans les eaux de mine, et (2) la formation d'oxyde de Mn (δ-MnO2), principalement associée au rhizosphère des roseaux, où il s'accumule sous forme de plaque minérale. Dans les eaux de mine, l'élimination du Mn est corrélée avec les concentrations de particules de Fe, suggérant un effet catalytique, ainsi qu'avec l'alcalinité et l'abondance de micro-organismes affiliés à Alteromonadaceae, ce qui suggère une influence microbienne. L'élimination du Mn semble être principalement abiotique, entraînée par un pH favorable et des conditions alcalines qui favorisent la précipitation du carbonate de Mn ainsi que par des réactions d'oxydation autocatalytiques se produisant à la surface de la rhizosphère. Cependant, les communautés microbiennes peuvent faciliter certains processus d'élimination du Mn selon les conditions environnementales. La dynamique saisonnière des communautés microbiennes en réponse aux changements environnementaux peut influencer les mécanismes d'élimination du Mn.

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hal-05517710 , version 1 (18-02-2026)

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Citer

Charlotte Lafont, Stéphane Vaxelaire, Alexandre Gelabert, Catherine Joulian, Hugues Thouin, et al.. Manganese removal in a full-scale constructed wetland for passive mine water treatment: Environmental factors and microbial communities. Water Research, 2026, 295, pp.125539. ⟨10.1016/j.watres.2026.125539⟩. ⟨hal-05517710⟩
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