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UL--FSP 3 FSP 3 ––L2 Santé & Environnement L2 Santé & EnvironnementCHIMIE DE L’

UL--FSP 3 FSP 3 ––L2 Santé & Environnement L2 Santé & EnvironnementCHIMIE DE L’ENVIRONNEMENT CHIMIE DE L’ENVIRONNEMENT Chapitre 2-D La Micropollution des Eaux Pr Jalal HALWANI La micropollution minérale Les micropolluants minéraux peuvent être classés en différents groupes en fonction des similitudes de toxicité ou de technique de dosage - Hg - As, Sb, Bi, Se, Te - Cr, Co, Ni, Cu, Zn, Cd, Au, Pt - Sn, Pb - Fe, Mn, Al, Ti, V, Mo Certains de ces minéraux sont considérés comme oligo-éléments à faible doses A plus fortes concentrations, ils deviennent toxiques La plupart de ces métaux sont désignés comme « métaux lourds » Ils sont soumis à des normes: en eau potable en rejets industriels pour les boues de station d’épuration de curage de rivière ou canaux pour la valorisables en agriculture pour les sols LES NORMES METAUX POUR L’ALIMENTATION EN EAU POTABLE Concentration Maximale Admissible (CMA): Hg 1 µg/l (poison cumulatif, troubles neurologiques,...) As 3 µg/l (poison cumulatif, cancer de la peau,...) Cd 5 µg/l (très toxique, poison cumulatif, néphrite,…) Sb 10 µg/l (SbIII similitude avec l’As , moins toxique) Se 10 µg/l (troubles intestinaux, chute des cheuveux,…) Ni 50 µg/l (effets concérogènes chez les sujets sensibles,…) Cr 50 µg/l (effets concérogènes pour la forme CrIV) Pb 50 µg/l (saturnisme, troubles rénaux et cardio-vasculaires) LES NORMES DE REJET EFFLUENT BRUT Cas général: Zn + Cu + Ni + Al + Fe + Cr + Cd + Pb + Sn = 15 mg/l Cas particulier: Les normes suivantes ne doivent pas être dépassées: Cr VI 0,1 mg/l Cr III 3,0 mg/l Cd 0,2 mg/l Ni 5,0 mg/l Cu 2,0 mg/l Zn 5,0 mg/l Fe 5,0 mg/l Al 5,0 mg/l Pb 1,0 mg/l Sn 2,0 mg/l Unité de mesure METOXMETOX Coefficient de Pondération Mercure 50 Cadmium 50 Plomb 10 Argent 10 Cuivre 5 Chrome 5 Nickel 1 Zinc 1 a) Les origines naturelles 1- Les apports par les matériaux terrigènes. directs par contact entre les eaux et les sols indirect par des particules atmosphériques arrachées - aux roches par érosion, - ou des poussières d’éruptions volcaniques. 2- Les apports par la décomposition des matières vivantes, animales et végétales (faible contribution). on peut distinguer deux origines majeurs de la pollution par les métaux: - Origines naturelles. - Origines artificielles b) Les origines artificielles Il existe deux sources principales de pollution par les métaux: - Les sources ponctuelles de pollution rejets d’eaux résiduaires urbaines ou industrielles (avec ou sans traitement) (extraction et raffinage de métaux, galvanoplastie, traitement de surface, ... ) solubilisation par l’eau de pluie de certains métaux manufacturés en zone urbaine. - Les sources diffuses de pollution la dispersion de métaux dans l’atmosphère par les phénomènes de combustion à l’échelle domestique et industrielle (Hg dans le charbon, Pb dans les carburants,...) la dispersion de certains métaux à la surface du sol comme des les fertilisants ou les insecticides qui peuvent contenir des métaux (Cr, Cu, Fe, Mn, Ni, Zn,...) c) Formes des polluants métallique dans les eaux Les métaux peuvent se trouver sous plusieurs formes: solubles, colloïdes ou matières en suspension. Les formes colloïdales et les suspensions peuvent être constituées: - des sels insolubles: silicates, sulfures, oxydes, hydroxydes,... - de métaux liés à des matières organiques ou des argiles Les métaux solubles peuvent être sous formes d’ions simples , de complexes ou de complexes organométalliques. Plusieurs facteur peuvent intervenir sur la forme du métal dans l’eau, en particulier le pH et le potentiel redox La toxicité dépend de la forme chimique du métal Méthodes d’analyses des métaux Spectrophotométrie d’absorption moléculaire Spectrométrie de flamme (émission) Spectrométrie d’absorption et d’émission atomique Electrodes spécifiques Polarographies Critères de sélection des méthodes d ’analyses Nature de l ’élément à doser, Complexité du milieu Limites de détections Facilité et rapidité de mise en œuvre sélectivité propre prix de revient des appareillages L'absorption atomique fait l'objet de plusieurs méthodes normalisées: Norme NF T 01-041 (octobre 1975) Spectrométrie d'absorption atomique. Introduction à son emploi Norme NF T 90-112 (septembre 1986) Essais des eaux. Dosage de dix éléments métalliques (Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Ag, Cd, Pb) par S.A.A dans la flamme: - en direct, - après complexation-extraction Norme NF T 90-119 (mai 1987) Essais des eaux. Dosage d'éléments minéraux (Al, Cr, Mn, Co, Ni, Cu, Ag, Cd, Pb, V, Sn, Ba, As, Se, Mo, Ti). Méthodes par S.A.A avec atomisation éléctrothermique. Norme expérimentale. Qu’est ce que la chimie analytique appliquée à l’environnement? appliquée à l’environnement? Définition La chimie analytique est la science qui permet d'acquérir des informations concernant un matériau ou un échantillon et d'en tirer une composition chimique (élémentaire/moléculaire) à l'aide de méthodes scientifiques Application à l’environnement: Chimie analytique appliquée aux matrices environnementales permet de mesurer des milliers de substances jusqu’alors inconnues afin d’évaluer leurs risques environnementaux. Application à l’environnement: Toutefois pour évaluer un risque, il faut pouvoir comparer les valeurs trouvées. On a donc eu besoin d’intégrer la notion d’incertitude de la mesure pour comparer des données provenant de laboratoires différents, de méthodologies différentes, de pays différents… Utilisation d’outils analytiques adaptés pour fournir des valeurs fiables de composition chimique qui permettront le suivi de la qualité de l’environnement, une évaluation réelle des impacts et par la suite d’amener à des prises de décisions sereines et acceptées. Métrologie = science de la mesure (chimique, physique, ou biologique) associée à l’évaluation de son incertitude Quelles sont les espèces à analyser = espèces réglementées? = espèces réglementées? Les espèces inorganiques: – Les composés «solubles»: nitrates (nitrates), sulfates (sulphates), chlorures (chlorides), fluorures (fluorides)… – Les métaux et métaux lourds (heavy metals) Al, Cd, Cr, Cu, Fe, Pb, Mo, Ni… Les espèces organiques: – Les hydrocarbures (hydrocarbons): benzène, dichloroéthane, … • Les carbonylés (carbonyl compounds): formaldéhyde, acétone… – Les HAP: Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques (Polycyclic Aromatic Hydrocarbons) – Les pesticides/herbicides (Pesticide/herbicide) (glyphosate, triazine..) • Les espèces organohalogénées (comme organochlorées (organochlorines): épichlorhydrine, acrylamide, dioxines…) Vocabulaire de de l’analyse chimiquel’analyse chimique:: Echantillon (sample) = une fraction de l’objet à analyser Analyte(s) (analyte) = espèce(s) à doser Solutés (solute)= analytes dissous dans un échantillon liquide Matrice (matrix)= reste des composés présents dans l’échantillon Solvant (solvant)= matrice liquide Matrice aqueuse (aqueous matrix)= quand le solvant est de l’eau Matrice organique (organic matrix)= quand le solvant ou le milieu sont organiques (huile, feuille,..) Organique vs inorganique? Organique = qui contient du carbone et de l’hydrogène (H-C) Inorganique = le reste (N, S, …) – Minérale = qui ne contient pas de carbone Pourquoi mesurer les espèces chimiques dans les différents milieux? chimiques dans les différents milieux? Suivis des espèces réglementées (= polluants) pour leur impact sanitaire ou climatique Méthodes souvent automatisées Procédures normalisées – Norme ISO 17381 (2003) = Choix et application des méthodes utilisant des kits prêts à l'emploi en analyse de l'eau – Norme NF EN ISO 17294-2 (2005) = Analyse des métaux lourds dans les boues et les sédiments par ICP-MS. Suivis de composés traceurs de sources Suivis d’exposition particulière en cas d’épidémie. Suivi d’espèces réactives pour comprendre la chimie qui a lieu dans les différents milieux Méthodes spécifiques et généralement «maison» Les différentes étapes d’une analyseanalyse Techniques SpectrométriquesSpectrométriques Définition : La spectrométrie permet d’accéder à la composition d’un échantillon par la mesure d’un rayonnement Pour un rayonnement électromagnétique, on mesure: L’énergie absorbée par un atome ou une molécule: – Spectrométrie UV-Visible – Spectrométrie d’absorption atomique – Spectrométrie à résonance magnétique (RMN) L’énergie émise par un atome ou une molécule – Spectrométrie d’émission atomique – Spectrométrie de fluorescence – Spectrométrie de luminescence Pour des ions ou des molécules ionisées, on mesure: • Leur rapport masse sur charge Spectrométrie de masse Spectromètre d’Absorption Atomique SPECTROMÈTRE À FLAMME SPECTROMÈTRE MS/MS / À FLAMME / AVEC FOUR GRAPHITE / COMPACT Echantillon de concentration C Io I Trajet optique l La transmittance : T = I / Io L'absorbance (D.O.) : A = log ( Io / I) A = -log T A = K.l.C (loi de BEER-LAMBERT) Sensibilité et limite de détectionSensibilité et limite de détection Limite de dosabilité Limite de dosabilité Préparation de l’échantillon Préparation de l’échantillon  Gamme de concentration Gamme de concentration Volume minimal d’échantillon Volume minimal d’échantillon  Durée analytique totale Durée analytique totale Coût opératoire Coût opératoire Coût de l Coût de l’appareil ’appareil Coût des accessoires Coût des accessoires Degré d Degré d’automatisation ’automatisation Interférences analytiques Interférences analytiques Problèmes de contamination Problèmes de contamination Local spécifique Local spécifique Constructeur Constructeur Support après Support après--ventevente Support analytique Support analytique ... ... Quelques facteurs de décisionSAAF SAAET ICP-MS ICP-AES Matières organiques Les produits organiques retrouvés dans l’eau sont extrêmement diversifiés. - soluble en solution - solide en suspension - sous forme de colloïde Toutes les molécules organiques ont une structure carbonée, les autres éléments principaux étant l’hydrogène, l’oxygène, l’azote, le soufre et le phosphore. Les MO peuvent être différenciées en fonction de leurs origines, on trouve : des composés organiques d’origine “ naturelles ” les substances humiques et les constituants cellulaires (sucres, lipides, acides aminés, protéines,…) des substances organiques résultant de l’activité humaine à l’échelle: domestique, industrielle et agricole uploads/Industriel/ cours-chimie-environnement-chap-2d.pdf