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Méthode analytique in situ pour la mesure des cations métalliques libres dans les eaux de surface.

Leclair, Simon (2014). Méthode analytique in situ pour la mesure des cations métalliques libres dans les eaux de surface. Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 139 p.

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Résumé

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Il est connu que la biodisponibilité d’un métal dépend principalement de sa concentration sous sa forme libre. Il importe donc d’avoir des méthodes analytiques pour déterminer cette dernière. Une approche consiste à mettre en équilibre une résine avec les métaux dissous mais nécessite actuellement d’apporter l’échantillon du terrain au laboratoire et la manipulation de l’échantillon peut mener à une contamination en métaux. L’objectif de cette étude est de développer une approche in situ. Afin de tester cette approche sur le terrain, des échantillonneurs contenant environ 30 mg de résine ont été déployés en mai et septembre 2011 pendant deux semaines à cinq sites différents du bassin versant des rivières Athabasca et Muskeg (Fort McMurray, AB). En parallèle, des échantillons ont été prélevés pour le dosage des métaux libres avec la méthode traditionnelle en laboratoire afin de la comparer avec l’approche in situ. Cette approche in situ nécessite une série d’étalonnages en fonction de la composition de la colonne d’eau, le paramètre principal étant la concentration en Ca2+. On a obtenu de très bonnes relations entre le coefficient de distribution (paramètre établissant le lien entre la concentration de métal libre en solution et la quantité de métal lié à la résine) en fonction de la concentration du calcium lié sur la résine divisée par celle du calcium en solution (R2 = 0.97, 0.95, 0.91 et 0.93) pour le Cd, le Co, le Ni et le Zn respectivement. Par contre, notre étalonnage a été effectué à des pH (6.2 à 7.8) inférieurs à celui de la rivière Athabasca en raison de la précipitation possible du calcium au pH naturel de cette rivière (. Comme les résultats suggèrent la présence d’interférences de la part de complexes inorganiques à des pH élevés, l’applicabilité de la méthode à des pH élevés demeure à être vérifiée de façon rigoureuse. La variation du coefficient de distribution avec le pH était plus grande pour le Pb et le Zn que pour celle des trois autres métaux. Les coefficients de distribution du Pb et du Zn étaient respectivement de 37 ± 5 L/g et de 17 ± 3 dans une solution à pH 6.3 ainsi que de 150 ± 50 L/g et de 28 ± 4 dans une solution à pH de 8.3. Cette étude suggère qu’il n’y avait pas une contamination notable ni de changement de spéciation des métaux à cause de l’exploitation du bitume près de la rivière Athabasca, car les concentrations des métaux dissous en amont des sites d’exploitation étaient souvent égales aux concentrations en aval. Par exemple, les [Ni] en amont des sites d’exploitation, au mois de septembre, étaient de 19 ± 1 et 19.2 ± 0.5 nM tandis que celles en aval se situaient entre 18.6 ± 0.8 et 19.9 ± 0.6 nM. De plus, les pourcentages des métaux libres en aval des sites d’exploitation du bitume étaient similaires à ceux en amont. Par exemple, les pourcentages du Ni2+, au mois de septembre, avec la méthode in situ se situaient entre 39 et 63 % dans la rivière par rapport au Ni total dissous. Dans les travaux à venir, il serait bon d’augmenter le nombre d’échantillonneurs (>4) par site ainsi que d’apporter certaines améliorations à la technique in situ (ex : améliorer les protocoles de manipulation pour réduire la contamination) pour diminuer l’écart-type de la méthode in situ. Par la suite, il serait souhaitable de faire une nouvelle comparaison avec la méthode de laboratoire. Néanmoins, les données obtenues pour le Co2+ et le Ni2+ par la méthode de laboratoire et la méthode in situ montrent des résultats similaires et prometteurs. Par exemple, les [Ni2+] dans la rivière Athabasca, au mois de septembre, données par la TEI en laboratoire se situaient entre 7.0 ± 0.4 et 8.0 ± 0.7 nM tandis que celles de la méthode in situ se situaient entre 7.5 ± 0.4 et 12 ± 3 nM. Cette étude aura permis de démontrer qu’une approche in situ peut être appliquée à l’échange ionique.

Type de document: Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Fortin, Claude
Co-directeurs de mémoire/thèse: Campbell, Peter G. C.; Vigneault, Bernard
Informations complémentaires: Résumé avec symboles
Mots-clés libres: ion métallique libre; eaux de surface; échange ionique
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 17 mars 2015 20:16
Dernière modification: 23 nov. 2015 21:33
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/2590

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