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Vérification d'une méthode DGT pour mesurer les métaux traces et son utilisation in situ comparée à la dialyse in situ.

Beaulieu, Pierre Y. (1999). Vérification d'une méthode DGT pour mesurer les métaux traces et son utilisation in situ comparée à la dialyse in situ. Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 115 p.

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Résumé

Notre connaissance de la toxicité et de la géochimie des métaux traces dans les eaux douces dépend de notre capacité à obtenir des mesures fiables de ces métaux dans leur milieu naturel. La validité d'un grand nombre de données publiées est sérieusement remise en question suite à l'introduction de contaminations par inadvertance durant l'échantillonnage, le transport et l'analyse des échantillons d'eau. Pour minimiser les contaminations, des progrès considérables ont été réalisés dans les vingt dernières années particulièrement au niveau des protocoles d'échantillonnage requis pour la mesure de métaux traces dans les eaux douces. Ces techniques propres, maintenant acceptées par toute la communauté scientifique (océanographes et limnologues), font appel à l'utilisation de laboratoires propres qui ne sont pas à la portée de tous les chercheurs pour des questions de coûts et de complexité. Le développement de méthodes de mesure in situ tels que la dialyse et la technique DGT sont des alternatives intéressantes à exploiter pour minimiser les risques de contamination. Le dialyseur in situ consiste en une cavité (volume de 55 mL) séparée de l'eau douce par une membrane filtrante. Il est laissé à équilibrer avec l'eau à échantillonner. L'avantage de cette méthode d'échantillonnage est qu'une contamination introduite dans la cavité par inadvertance lors de la préparation diminuera (par diffusion hors de la cavité) durant la période d'équilibration in situ. Quelques expériences de cinétique d'équilibration ont été réalisées en milieu naturel et ont permis d'estimer le temps d'équilibration. La technique du gradient de diffusion dans des films minces (Diffusion Gradients in Thin films; DGT) qui a été récemment développée permet de mesurer in situ certaines espèces de métaux traces dans les eaux douces et marines. L'échantillonneur DGT consiste essentiellement en: i) une mince couche de gel de polyacrylamide qui contient un piège très efficace pour piéger les métaux traces (une résine Chelex-lOO); ii) une couche de gel d'épaisseur connue dont le rôle est de contrôler le flux de métal entre le milieu à échantillonner et le piège; iii) une membrane filtrante dont le rôle est d'empêcher les particules naturelles d'adhérer au gel de diffusion et d'en bloquer les pores. Quelques vérifications ont été effectuées au laboratoire pour s'assurer que la technique était bien maîtrisée. Tout d'abord, les facteurs d'élution, c'est-à-dire les rapports métaux élués sur métaux liés à la résine Chelex-lOO, de Ni, Cu et Cd, déterminés par une expérience d'élution en série, étaient typiquement égaux à 0,8. Par la suite, des expériences ont été menées pour vérifier la masse de métal accumulée en fonction de la concentration de métal dans la solution externe et du temps d'exposition. Elles ont permis de valider les relations mathématiques impliquées dans la technique DGT. Lors de la préparation des échantillonneurs DGT, nous avons identifié des sources de contamination en métaux au niveau des membranes filtrantes et de la solution d'acrylamide utilisée pour préparer les gels; ces problèmes ont été partiellement résolus. Nous avons aussi observé que les coefficients de diffusion des métaux dans les gels de diffusion variaient en fonction des lots d'agent liant (AcrylAide) utilisés pour préparer ces gels. Après nous être familiarisé avec la technique DGT au laboratoire, nous avons comparé les concentrations de métaux traces obtenues avec cette technique en milieu lacustre avec celles obtenues par la dialyse in situ. Les concentrations de Cd et Ni obtenues avec la technique DGT étaient parfois plus élevées que celles obtenues par la dialyse in situ. Ces résultats suggèrent que la technique DGT surestime la fraction des métaux traces dissous qu'elle est sensée mesurer. Une explication plausible de ces résultats est qu'il peut y avoir une contribution électrostatique importante au coefficient de diffusion qui n'est actuellement pas prise en compte dans les calculs. Les résultats obtenus montrent aussi que l'épaisseur de la couche limite de diffusion (Diffusive Bondary Layer; DBL) peut être plus élevée qu'attendu et qu'elle peut être non-négligeable comparée aux épaisseurs du gel de diffusion et de la membrane filtrante. Les concentrations de Cu obtenues avec la technique DGT étaient toujours plus faibles que celles obtenues par la dialyse in situ. Ces résultats montrent que la technique DGT ne mesure qu'une partie des métaux dissous et nous suggèrent qu'elle peut s'avérer une technique de choix pour déterminer la spéciation des métaux.

Type de document: Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Tessier, André
Mots-clés libres: technique; dialyse in situ; technique DGT; métaux traces; agitation de l'eau; température; lac; épilimnion; hypolimnion; contamination; échantillonnage; eau douce
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 18 juin 2013 18:01
Dernière modification: 09 nov. 2015 18:59
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/1366

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