Mise au point d'une systématique de caractérisation des interactions Matière Organique Naturelle Dissoute (MOND) – Contaminants métalliques

Achievement of a caracterisation protocol for dissolved natural organic mater (DNOM) / metallic contaminants interactions

• Auteur / Autrice : Yoann Louis
• Direction : Stéphane Mounier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie. Chimie analytique, chimie de l'environnement marin, modélisation
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Toulon
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Processus de Transferts et d'Echanges dans l'Environnement (La Garde, Var)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cuivre

Métaux

Composés organiques

Spéciation (chimie)

Šibenik (Croatie)

Océanographie chimique

Résumé

L'étude des interactions métaux traces – matière organique naturelle marine est rendue difficile par leurs faibles concentrations en milieux marins et côtiers. Ce travail propose un protocole d'analyse permettant la détermination des propriétés de complexation de la matière organique naturelle dissoute (MOND), et plus spécifiquement la MOND marine, vis-à-vis de contaminants métalliques comme le cuivre. L'approche par concentration de la MOND est habituellement utilisée, mais il est possible de travailler directement sur l'échantillon naturel, sans lui faire subir d'étapes de pré-concentration ou de traitements physico-chimiques susceptibles d'altérer significativement sa structure. La mise en place de ce protocole analytique fournit des paramètres de complexation directement utilisables dans des logiciels de spéciation chimique, ou de transports de polluants, pour prédire la biodisponibilité des métaux traces. Les principaux obstacles au développement de ce protocole ont été d'adapter la manière de travailler aux très faibles concentrations de métaux et de carbone, en milieu principalement marin. La technique électrochimique de DPASV permet d'atteindre une limite de détection suffisamment basse pour étudier les échantillons directement dans les conditions naturelles. L'utilisation d'une titration métallique, en mode logarithmique, permet de balayer une gamme de concentration métallique suffisamment large pour déterminer les paramètres de complexation de la MOND pour des concentrations en carbone aussi basses que celles pouvant être rencontrées dans le milieu naturel. Des résultats identiques sont obtenus en traitant la cinétique de complexation des échantillons analysés. Ce protocole, appliqué à des MOND concentrées et non concentrées, et testé sur différents échantillons de MOND marines et estuariennes, montre qu'une approche rapide sans concentration de la MOND est possible. Toutefois, la concentration de la MOND a aussi été utilisée afin de déterminer les paramètres de complexation d'une MOND marine modèle tenant compte du calcium, du cuivre et du proton

The study of trace metal interactions with dissolved natural organic matter (DNOM) is very difficult as in marine or coastal environment, the DNOM concentration is generally low. The goal of this study is to make an analytical protocol allowing the determination of the complexing properties of a DNOM, and especially of the marine DNOM, with metallic contaminants as copper. The challenge consists to work directly on a natural sample without using any concentration step or physico-chemical reaction which can modify the DNOM properties. This analytical protocol can give complexing parameters which can be used in chemical speciation or in contaminants transports programs, in order to predict the bioavailability of metallic cations in the environment, according to the DNOM properties. The main obstacles encountered were to work with very low, trace metal and carbon concentrations, and moreover in a marine environment. The DPASV technique used, make possible to reach the very low metal concentration needed to study the samples directly in their natural conditions. The use of a metallic titration in a logarithmic scale allow to work in a very large metal concentration range, and to determine the DNOM complexing parameters with carbon concentrations as low as those encountered in natural environment. The technique was then used on different marine and estuarine DNOM sample in order to determine their complexing properties without using any concentration step. The marine DNOM concentration is still usefull for model DNOM determination taking acount of copper, proton and calcium effect on equilibrium