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Spéciation du platine en présence de matière organique naturelle et biodisponibilité pour l’algue verte Chlamydomonas reinhardtii.

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Rioux, Geneviève (2018). Spéciation du platine en présence de matière organique naturelle et biodisponibilité pour l’algue verte Chlamydomonas reinhardtii. Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 187 p.

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Résumé

Les concentrations d’éléments du groupe platine mesurées dans l’environnement ont augmenté durant les dernières décennies. Cette augmentation est principalement causée par l’utilisation de ces métaux pour leurs propriétés physico-chimiques particulières dans les convertisseurs catalytiques des automobiles. Les recherches effectuées sur le platine et le palladium jusqu'à présent ont indiqué que ces éléments ont une toxicité potentiellement élevée pour les organismes aquatiques. La matière organique naturelle (MON) lie fortement les éléments du groupe platine, et peut donc modifier la biodisponibilité du platine et du palladium en les complexant. Ainsi, afin d’évaluer le risque environnemental de ces métaux en milieu aquatique naturel, la présence de ligands tels que la MON doit être considérée. L’objectif de ce projet était d’étudier la spéciation du platine et du palladium en présence de MON (Suwannee River humic acid) et de vérifier l’influence de la MON sur l’absorption et la toxicité de ces métaux chez l’algue verte unicellulaire Chlamydomonas reinhardtii. La première étape consistait donc à quantifier la complexation des métaux par la MON. Pour ce faire, deux méthodes ont été envisagées : la dialyse à l’équilibre et l’ultrafiltration partielle. La dialyse s’est avérée difficilement reproductible; c’est pourquoi l’ultrafiltration partielle est la technique qui a été privilégiée dans ce projet. La spéciation du palladium n’a pas pu être déterminée expérimentalement dû à une adsorption importante sur la verrerie utilisée (polycarbonate). La deuxième étape de ce projet consistait à exposer Chlamydomonas reinhardtii aux milieux caractérisés par ultrafiltration partielle et quantifier la bioaccumulation ainsi que les effets chez l’algue. Deux expositions d’une durée de 96 h en présence de 0 à 150 μg/L de platine non lié à la MON (platine ultrafiltré) ont été réalisées, l’une sans MON et l’autre en présence de 10 mg C/L de MON. Pour une gamme de concentrations de platine non lié à la matière organique similaire, il s’est avéré que le platine était plus toxique en présence de MON. En effet, le retard dans la croissance était plus important pour toutes les concentrations d’expositions et le rendement final était plus faible à des concentrations supérieures à 30 μg/L. L’internalisation de platine par Chlamydomonas reinhardtii était plus élevée lors de l’exposition en présence de MON et la valeur de CE₅₀ calculée à 48 h est environ cinq fois plus faible que celle obtenue en absence de MON.

Abstract

Concentrations of platinum-group elements measured in the environment have increased during the past decades. This increase is mainly due to the use of these elements for their unique properties in automotive catalytic converters. Previous research has reported that platinum and palladium can be toxic for aquatic organisms at very low concentrations. To evaluate the environmental risk of these elements in natural waters, ligands such as natural organic matter (NOM) need to be considered, because NOM can bind platinum-group elements and modify their bioavailability. The purpose of this project was to study the speciation of platinum and palladium in the presence of NOM (Suwannee River humic acid) and to verify the influence of NOM on the absorption and toxicity of these metals, using a unicellular green alga (Chlamydomonas reinhardtii) as the test organism. The first step was to quantify the complexation of Pt and Pd by NOM. To this end, two methods were considered: equilibrium dialysis and partial ultrafiltration. Because results obtained by equilibrium dialysis were not reproducible, partial ultrafiltration was the technique selected for this project. Because palladium speciation could not be determined experimentally, due to significant adsorption on the polycarbonate glassware used, only platinum was used in the algal experiments. The second step of this project was to expose algae in media which had been characterized by partial ultrafiltration and to quantify platinum bioaccumulation and effects. Two exposures of 96 h in the presence of 0 to 150 μg/L of platinum not bound to NOM were carried out, one without NOM and the other one with 10 mg C/L of NOM. For a similar range of not bound to NOM concentrations, it was found that platinum was more toxic in the presence of NOM. For all exposure concentrations, the delay in growth was more substantial in the presence of NOM and the final yield was lower for platinum concentrations higher than 30 μg/L. For similar concentrations of ultrafilterable platinum, internalization by Chlamydomonas reinhardtii was higher during the exposure with NOM than in the exposure without NOM, and the EC50 calculated at 48 h was approximately five times lower than the EC₅₀ calculated for the exposure in the absence of NOM.

Type de document: Thèse Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Fortin, Claude
Co-directeurs de mémoire/thèse: Campbell, Peter G. C.
Mots-clés libres: spéciation; platine; acide humique; ultrafiltration partielle; WHAM; algues vertes; Chlamydomonas reinhardtii; internalisation; toxicité; speciation; platinum; partial ultrafiltration; green alga; internalization; toxicity
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 19 oct. 2018 15:27
Dernière modification: 19 oct. 2018 15:27
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/7624

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