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Développement d'une méthode d'analyse pour mesurer in situ de faibles concentrations d'orthophosphates.

Gaudreau, Eric (1997). Développement d'une méthode d'analyse pour mesurer in situ de faibles concentrations d'orthophosphates. Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau.

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Résumé

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Dans les vingt dernières années, des progrès considérables ont été faits au regard des méthodes analytiques et des protocoles de manipulation propres requis pour mesurer les métaux traces dissous et particulaires à des concentrations subnanomolaires dans les eaux naturelles [Bruland et al.,1985; Ahlers et al., 1990]. Il en est de même pour les concentrations d'orthophosphates (o-P04) que l'on veut mesurer à des niveaux très faibles dans certaines eaux naturelles. Les risques de contamination des échantillons par l'équipement d'échantillonnage, les instruments de filtration, les réactifs employés et les contenants utilisés, sont constamment présents lorsque l'on veut mesurer de faibles concentrations. . Ceci amène la nécessité de développer des méthodes de mesure in situ, c'est-à-dire sur le terrain même, pour minimiser ces problèmes. La technique préconisée pour mesurer les concentrations d'orthophosphates dans la présente étude sera celle du gradient de diffusion dans les films minces d'où l'abréviation DGT (Diffusionnal Gradient in Thin Films). Cette technique a été récemment développée et utilisée pour mesurer quantitativement des espèces labiles de métaux traces in situ dans les eaux douces et marines [Davison et al., 1994]. Le but de cette recherche est donc de développer et d'appliquer en laboratoire cette technique pour les orthophosphates. Cette méthode pourra être ensuite employée pour quantifier les orthophosphates dans la colonne d'eau d'un lac ou à l'interface eau-sédiment où plusieurs réactions diagénétiques (transformations chimiques et physiques) se produisent. Le principe de fonctionnement d'un échantillonneur DGT est le suivant. Sur un support rigide, un piège est déposé pour les phosphates et, par dessus, un gel diffusif de polyacrylamide qui est en contact avec la solution à analyser. Le gel diffusif sert à contrôler le transport d'o-P04 par diffusion moléculaire de la solution externe vers le piège où il est fixé. Si le piège choisi est efficace et si l'épaisseur du gel diffusif est adéquate, la quantité d'o-P0₄ fixée par le piège peut être reliée à la concentration d'o-P04 dans la solution externe. Comme piège pour les phosphates, les oxyhydroxydes de fer ont été privilégiés en raison de leur capacité reconnue pour adsorber fortement les phosphates. On a essayé d'associer les oxyhydroxydes de fer à des supports de diverses façons: précipitation dans des gels ou des filtres de papier, déposition sur des filtres de papier et incorporation dans un gel de particules de ferrihydrite fraîche déjà formées. La seule façon qui a donné une relation linéaire entre la masse d'o-P04 fixée et le temps d'exposition de l'échantillonneur DGT à une solution d'o-P04 est la dernière mentionnée, qui a été adoptée pour les mesures suivantes. Parmi les problèmes rencontrés avec les autres façons d'associer les oxyhydroxydes de fer à des supports, mentionnons: i) la contamination des sels de fer avec du phosphate qui devient importante lorsque de fortes concentrations d'oxyhydroxydes de fer déposées sur des filtres sont utilisées; ii) la cinétique lente de réaction du phosphate avec l'oxyhydroxyde de fer lorsque celui-ci est à l'intérieur d'une matrice comme un filtre de papier; iii) et la faible réactivité avec le phosphate des oxyhydroxydes de fer précipités dans une matrice comme un gel ou un filtre de papier. Des mesures du coefficient de diffusion de l'o-P04 et du Cl⁻ dans des gels de polyacrylamide à différentes valeurs de pH ont montré que ce coefficient est plus petit que celui mesuré dans l'eau pour l'o-P04 et identique à celui mesuré dans l'eau pour le chlorure. D'autres mesures ont montré que la concentration d'o-P04 dans un gel de polyacrylamide équilibré avec une solution d'o-P04 est plus faible que la concentration dans la solution; ceci indique une interaction du gel avec le phosphate. L'accumulation d'o-P04 dans les échantillonneurs DGT ne semble pas dépendre de la force ionique; une conclusion semblable a été obtenue par Zhang et Davison (1995) pour des métaux traces. L'ensemble de ces résultats montre que la technique DGT est prometteuse pour mesurer des concentrations d'o-P04 in situ. Des calculs simples montrent la limite de détection et les facteurs de concentration de l' o-P04 qui peuvent être raisonnablement espérés en fonction du temps d'exposition de l'échantillonneur et de l'épaisseur du gel diffusif.

Type de document: Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Tessier, André
Informations complémentaires: Résumé avec symboles
Mots-clés libres: analyse; concentration; contamination; détection; eau; mesure; métaux traces; naturel; orthophosphate; oxyhydroxyde
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 07 oct. 2013 19:10
Dernière modification: 18 nov. 2015 19:58
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/1547

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