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Détermination d'une méthode de mesure de la concentration de cadmium libre (Cd²⁺) dans l'eau interstitielle de sédiments aquatiques.

Desnoyers, Christine (1995). Détermination d'une méthode de mesure de la concentration de cadmium libre (Cd²⁺) dans l'eau interstitielle de sédiments aquatiques. Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 148 p.

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Résumé

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Plusieurs études ont démontré que la concentration de métaux libres était un meilleur indicateur de la toxicité que la concentration totale du métal en solution. Cependant, la plupart des méthodes utilisées pour estimer la concentration de métaux libres dans les systèmes aquatiques ne sont pas assez sensibles pour la mesure des concentrations de Mz⁺ habituellement retrouvées dans le milieu naturel et/ou la mesure n'est pas uniquement restreinte aux espèces libres. Dans cette étude, on a cherché à développer une méthode de mesure de la concentration de métaux libres dans l'eau interstitielle des sédiments aquatiques. La méthode, basée sur les techniques de dialyse in situ et d'échange ionique, repose sur l'équilibre d'un métal en solution (eau interstitielle) avec une résine d'échange ionique séparée des sédiments par une membrane filtrante. Comme l'échange ionique résulte d'intéractions électrostatiques entre les groupements fonctionnels de la résine et les métaux, la résine devrait être plus sélective envers les espèces de charge multivalente que les espèces de charge monovalente (Cd²⁺ vs CdC1⁺). La quantité de métal échangé sur la résine serait ainsi proportionnelle à la concentration de MZ2+dans l'eau interstitielle. Pour s'assurer de la possibilité d'utiliser une résine d'échange ionique pour mesurer la concentration de métaux libres dans l'eau interstitielle, il a été nécessaire de vérifier différentes propriétés de la résine. Préalablement à son utilisation, la résine a d'abord été préconditionnée avec une solution synthétique de cations majeurs (Ca, Mg, Na) de composition similaire à celle du milieu naturel étudié, pour limiter la différence de potentiel chimique entre la résine et l'eau interstitielle. La mesure du coefficient de distribution (λ) pour l'échange ionique de Cd avec Dowex 50W-X8 a également été effectuée aux conditions du milieu naturel (force ionique) puisque la valeur de λ varie inversement avec la force ionique des solutions. La sélectivité de Dowex 50W-X8 envers Cd2+ a été vérifiée en présence de l'ion CdC1⁺. Finalement l'élution de Cd adsorbé sur la résine a été optimisée pour différents éluants. Une solution de HC1 1M s'est avérée la solution éluante la plus efficace malgré l'interférence importante de la forte matrice sur la mesure par spectrophotométrie d'absorption atomique au four de graphite. Dans l'échantillonneur de métaux libres développé, la résine (1 g; Dowex 50W-X8) était déposée sur une membrane (HT-Tuffryn; polysulfone; porosité nominale de 0.2 µm; 9.2 cm x 17.2 cm) en une couche de 0.01 cm d'épaisseur; deux membranes (HT-Tuffryn; 0.2 µm) étaient ensuite placées de chaque côté de celle contenant la résine. Cet arrangement était placé entre deux plaques d'acrylique transparant (Plexiglass) maintenues ensemble par des vis d'acier inoxydable; l'une de ces plaques avait une fenêtre pour assurer le contact de la résine avec le milieu externe. Les dimensions de la cavité interne de l'échantillonneur (surface et épaisseur) ont été optimisées à l'aide d'un modèle informatisé qui permet de calculer le temps d'équilibration pour différentes géométries. La membrane a été choisie après vérification de sa perméabilité, sa résistance aux microorganismes dans les sédiments et de sa contamination minimale en métaux traces. La résine Dowex 50W -X8 a été choisie dans cette étude entre autre parce que sa sélectivité ionique est indépendante du pH sur une grande gamme de pH. Finalement, on a déterminé expérimentalement que le temps d'équilibration de l'échantillonneur avec Cd dans l'eau interstitielle est de moins d'une semaine (4-6 jours).

Type de document: Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Tessier, André
Co-directeurs de mémoire/thèse: Allen, Herbert E.
Informations complémentaires: Résumé avec symboles
Mots-clés libres: cadmium; résines d'échange ionique; métaux libres; eau interstitielle; sédiments aquatiques
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 27 août 2013 19:17
Dernière modification: 17 nov. 2015 16:57
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/1481

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