Développement de méthodes d'évaluation de la teneur en éléments trace pour la qualité sanitaire des récoltes

Ce travail de recherche porte sur la mise en place d outils permettant d évaluer le transfert en éléments trace des sols agricoles vers les plantes. Il a été ciblé sur quatre éléments trace métalliques réglementés dans le sol et/ou la plante à savoir le cadmium, le cuivre, le plomb, le zinc, ainsi qu un élément trace supplémentaire en voie de réglementation, l arsenic. Dans un premier temps, un protocole d échantillonnage a été développé afin de disposer d un outil de diagnostic pré-récolte. Le cahier des charges a été défini de telle façon que ce protocole soit opérationnel, représentatif de la parcelle, applicable pour différentes parcelles et cultures et autorise une spatialisation de la concentration en éléments trace. Il est de type aléatoire stratifié afin de pouvoir couvrir la totalité de la surface étudiée. Dans un second temps, l étude s est portée sur le développement d une méthode d analyse des sols par électrochimie afin de disposer d un outil d évaluation de la biodisponibilité potentielle des éléments traces et donc du risque de transfert sol - plante. Pour ce faire, les concentrations des éléments sous leurs formes électrolabiles ont été déterminées par voltammétrie de redissolution anodique utilisant des électrodes sérigraphiées élaborées au laboratoire. La méthode a été développée et validée à partir d une solution de sol de référence minéralisé. Elle a été par la suite appliquée à des solutions de différents sols agricoles obtenues par lixiviation selon un protocole normalisé (NF ISO 18772).This study concerns the establishment of tools, which allow evaluating the transfer of trace elements from agricultural soils to plants. It focused on four metal trace elements regulated in soil and/or in plants, which are cadmium, copper, lead, zinc, as well as a trace element in the process of regulation, arsenic. First, a sampling protocol was developed in order to dispose of a tool of pre-harvest diagnostic. The specifications were defined such that this protocol is operational, representative of the parcel, applicable to various parcels and crops and authorizes a spatial distribution of the trace element concentration. It is based on random stratified type in order to be able to cover the whole of the considered area. Then, the study focused on the development of a soil analysis method by electrochemistry in order to dispose of a tool for assessing the potential bioavailability of trace elements and therefore the risk of the soil - plant transfer. For that, the electrolabile form concentrations of these elements were determined by anodic stripping voltammetry using screen printed electrodes produced at the laboratory. The method was developed and validated from a solution of a mineralized certified reference soil. It was subsequently applied to solutions of different agricultural soils obtained by leaching according to a normalized protocol (NF ISO 18772).PAU-BU Sciences (644452103) / SudocSudocFranceF

Transport de l'uranium dans les eaux et le sol (approche combinée colloïdale et isotopique)

Les mécanismes d interactions entre uranium et colloïdes ont été étudiés à partir d échantillons provenant d un site d intérêt pour le Commissariat à l Energie Atomique (CEA). La mobilisation de l uranium depuis les sols a été appréhendée par lixiviations statique et dynamique. Le transfert et le transport ont été investis en considérant les eaux de nappe et de surface (drain). Les résultats confirment que l uranium anthropique est plus mobile que l uranium naturel. Le comportement (mobilisation, distribution) de l uranium ne diffère cependant pas selon son origine. La phase colloïdale joue un rôle non négligeable dans la migration dans le sol et le transfert vers les eaux, représentant de 10 à 90 % de l uranium suivant les échantillons. Les phases porteuses de l uranium sont dans un continuum de taille allant jusqu à environ 200 nm de diamètre hydrodynamique. Elles sont principalement composées de matière organique, de fer et d aluminium. Le long du drain, de l amont à l aval du site, un réarrangement des associations colloïdales uranium-matière organique se fait en défaveur de celles uranium-fer, la proportion d uranium colloïdale lié à l aluminium restant elle inchangée.Mechanisms of interaction between uranium and colloids were studied by samples taken from a site of interest for the French Nuclear Agency (CEA). The mobilization of uranium from soils was apprehended by static and dynamic leaching experiments. The transfer and transport have been studied by considering pondwaters and drainwaters. Results confirm that anthropogenic uranium is more mobile than natural uranium. However mechanisms of mobilization and distribution of uranium, does not differ depending on its origin. The colloidal fraction plays an important role on the migration in soil and the transfer into water by representing from 10 to 90 % uranium depending on samples. The colloidal fractions of uranium are in a continuum of size up to about 200 nm hydrodynamic diameter. They are mainly composed of organic material, iron and aluminum. Along the drain, from the upstream to the downstream of the site, rearrangement of colloidal associations between uranium and organic material occurs in disfavor of colloidal associations between uranium and iron, the proportion of colloidal uranium bound to aluminum remains unchanged.PAU-BU Sciences (644452103) / SudocSudocFranceF

Hyphenated analytical techniques for multidimensional characterisation of submicron particles: A review

cited By 38International audienceThe stakes concerning the characterisation of particles ranged in the size from 1 to 1000. nm, namely submicron particles, are today more and more important. Because of the variety of particles even inside a given sample in terms of dimension, mass, charge or chemical composition a characterisation as complete as possible is needed. The possibility of obtaining a multidimensional information by relevant analytical methods is then of the greatest interest. One very interesting strategy consists in using hyphenated techniques, which are intrinsically capable to provide rapidly and accurately such information. This paper summarises the different hyphenated techniques that can be used to characterise submicron particles and is focussed on their main applications to illustrate their current and potential uses. In order to have a relevant overview various on-line separation techniques are considered in a comparative way. In the same way various on-line detectors are then presented. Finally the concepts of multidetection and multidimensional analysis are discussed and their interest showed through different typical examples of hyphenated techniques illustrating submicron particle characterisation in fields of applications such as environmental and nanomaterial sciences. © 2011 Elsevier B.V

Développement d une méthode de fractionnement par couplage flux force (FFF) multi détection pour la caractérisation de colloïdes naturels

Les colloïdes naturels ont une place prépondérante dans les processus environnementaux. Ils peuvent être des vecteurs de polluants et jouent un grand rôle dans les cycles biogéochimiques des éléments. L étude des colloïdes est pendant longtemps restée confidentielle et peu développée du fait d un manque d outils analytiques adaptés. Les travaux menés durant cette thèse concernent le développement de conditions analytiques pour l analyse et le fractionnement par As-Fl-FFF (Asymmetrical Flow- Field Flow Fractionation) de deux grandes familles de colloïdes naturels : les nanoparticules et les acides humiques. Cette technique de fractionnement est associée à plusieurs détecteurs : Ultraviolet/Visible et à diffusion de la lumière (MALLS). Le suivi et la quantification des éléments associés aux colloïdes durant le fractionnement ont également été rendus possibles grâce au couplage avec le spectromètre de masse à couplage inductif (ICP-MS). Enfin, une approche originale combinant fractionnement physique des colloïdes d un lixiviat de décharge et spéciation de l étain associé aux différentes fractions colloïdales a également été réalisée. Cette approche a permis de montrer la potentialité et l importance d une prise en compte de la phase colloïdale lors d analyses environnementales.The role of colloids is crucial in environmental processes. They can control the transport of chemical pollutants and play a major role in biogeochemical cycles. Despite colloids are known for a long time, they remain often neglected in environmental studies due to the lack of convenient analytical tools. This work concerns the development of analytical conditions for the analysis and the fractionation of two main natural colloid populations (nanoparticles and humic acids) by As-Fl-FFF (Asymmetrical Flow-Field Flow Fractionation). This fractionation tool is associated to several detectors as Ultraviolet/Visible and Multi-Angle Laser Light Scattering (MALLS). Monitoring and quantification of trace elements were also performed thanks to the hyphenation with an Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometer (ICP-MS). Finally an original approach combining colloidal fractionation of a landfill leachate and chemical speciation of tin associated to its different colloidal fractions was realised. This new approach has shown the potentiality and the importance of colloidal consideration in environmental studies.PAU-BU Sciences (644452103) / SudocSudocFranceF

Développement de méthodes de Fractionnement par couplage Flux-Force (FFF)-multi-détection pour la caractérisation de nanotubes de carbone dispersés en milieu aqueux.

Les nanotubes de carbone (CNT) de par leurs propriétés exceptionnelles sont devenus l objet d une recherche et d un développement intensifs, et des multinationales comme des industries de pointe en ont fait leur priorité en terme de production et d utilisation. Pour mieux maîriser et optimiser leurs propriétés et leurs applications, il est essentiel de les caractériser physico-chimiquement. En effet leurs propriétés, leurs applications et leur devenir dans l environnement sont intimement liés à leurs tailles, leurs charges et leurs comportements dans un milieu donné. Il est admis qu il y a un manque considérable d outils analytiques permettant une caractérisation suffisament exhaustive des CNT dans un échantillon donné. C est afin d apporter des réponses à ces questions que cette thèse a été réalisée. Elle a eu pour objectif de développer et d optimiser des méthodes basées sur l association de techniques de fractionnement par couplage flux-force ( Asymmetrical Flow Field-Flow Fractionation et Cyclical Electrical Field Flow Fractionation ) avec différents détecteurs comme l UV-Vis et la diffusion de lumière (MALS) pour la caractérisation des nanotubes de carbone dispersés en milieu aqueux. A travers la l évaluation des performances analytiques (en termes de justesse et de reproductibilité), les potentialités des différentes méthodologies développées dans ce travail de thèse et la pertinence des résultats obtenus qu elles permettent d obtenir ont été démontrées.The unique properties of Carbon Nanotubes (CNT) make them the subject of intensive research and development, and some companies such as high-tech industries have made them their priority in terms of production and use. To better understand and optimize their properties and applications, it is crucial to characterize them according to different physicochemical parameters. Indeed, their properties, applications and environmental fate are intimately linked to their sizes, charge and behavior in a given medium. It is recognized that there is a considerable lack of analytical tools and comprehensive study allowing to characterize CNT in a given sample. This work has been performed to provide answers to these questions. It aimed to develop and optimize methods based on hyphenation of Field Flow Fractionation techniques (Asymmetrical Flow Field-Flow Fractionation and Cyclical Electrical Field Flow Fractionation) to different detectors such as UV-Vis and light scattering (MALS) for the characterization of carbon nanotubes dispersed in aqueous media. The evaluation of the analytical performances (accuracy and reproductibility) allows the potentialities of all of the methods developed in this work as well as the relevance of the results that they give to be demonstrated.PAU-BU Sciences (644452103) / SudocSudocFranceF

Evaluation du transfert des polluants organostatiques dans le système sol-plante à partir de l'épandage de boue de station d'épuration.

PAU-BU Sciences (644452103) / SudocSudocFranceF

Organotins in the environment [Les organoétains dans l'environnement]

cited By 1International audienceOrganotins in the environment This article is a bibliographical synthesis concerning the various organotins of anthropic origin. It defines their properties, their various uses, their sources of input and their future in the dulcicultural and human environment. The effect of these compounds on flora, fauna and risks for man are also covered

Field and flow-based separations

cited By 0International audienc

Evaluation critique de procédures analytiques pour la spéciation des organoétains dans les échantillons environnementaux terrestres

La toxicité et la bioaccumulation potentielle des composés organostanniques (OTCs) a conduit au développement de méthodes analytiques, sensibles et sélectives, permettant leur détermination, principalement dans le milieu marin. Peu de données concernent l étude des ecosystems terrestres. Afin d optimiser la méthode d extraction pour la détermination des butyl-, phényl- et octylétains dans les boues de stations d épuration, 5 extractants (TMAH, HC1 dans méthanol, acide acétique, mélange acétique / méthanol (3/1) et mélange acétique / méthanol / eau (1/1/1), la présence ou non d agent complexant (tropolone) et l utilisation de différents mode d extraction (agitation elliptique, extraction assistée par microsonde, par ultrasons) ont été testés. Un rendement d extraction de 100% pour l ensemble des analyses a été obtenu en utilisant l acide acétique et une agitation elliptique pendant 16h ou assistée par ultrasons pendant 30 minutes. Un protocole de détermination des butyl et phénylétains dans les sols par microextraction sur phase solide en mode espace de tête (HS-SPME) suivie d une analyse par chromatographie gazeuse couplée à un détecteur à photométrie de flamme pulsée (GC-PFPD) a par la suite été étudié. Les résultats ont montré que cette méthode est suffisamment fiable et sensible pour la détermination des butylétains et du MPhT dans les échantillons de sol. Au cours de l analyse des OTCs dans les boues d épuration par GC-PFPD, des interférences spectrales ont été notées. Ces interférences ont été significativement réduites en utilisant une émission à une longueur d onde de 390 nm avec un signal d émission enregistré au bout de 3ms et durant 2ms. Ces conditions ont permis une détermination précise et sélective des OTCs dans les boues d épuration.The toxicity and bioaccumulation potential of organotin compounds (OTCs) led to the development of sensitive and selective analytical methods for their determination, mostly in marine environment. Little information about OTCs pollution of terrestrial ecosystem is available. Therefore, the aims of the research work was to critically asses and optimize analytical methods for the determination of butyl-, phenyl-, and octyltin compounds in solid samples from terrestrial ecosystem. In order to optimise the extraction method for simultaneous determination of butyl, phenyl, and octyltin compounds in sewage sludge five different extractant (TMAH, HC1 in methanol, acetic acid, mixure of acetic acid and methanol (3/1) et mixture of acetic methanol and water (1/1/1), the presence or not of a complexing agent (tropolone) and the use of different modes of extraction (mechanical stirring, microwave and ultrasonic assisted acetic acid as extractant and mechanical stirring for 16 h or sonification for 30 mn. A procedure for butyl- and phenyltin determination in soils by headspace solid phase microextration gas chromograpgy pulsed flame photometric detection was investigated. The results showed that HS-SOPME+-GC-PFPD is reliable and sensitive enough for the determination of butyltins and MPhT in soils samples. During the analyses of OTCs in sewage sludge by GC-PFPD, some spectral interferences were observed. For their elimination detector parameters such as wavelength, gate delay and gate width were investigated. The interferences were appreciably reduced when the wavelength of 390 nm was applied and the emission signal was recorded under a gate delay of 3ms and a gate width 2 ms. This enabled selective and accurate determination of OTCs in sewage sludge.PAU-BU Sciences (644452103) / SudocSudocFranceF

Natural Nanoparticles, Anthropogenic Nanoparticles, Where Is the Frontier?

Nano-sized particles are important components of the Earth biogeochemical system. However, in the Anthropocene, the human activities disturbed their natural cycle and increased their abundance by (i) affecting their emissions and releases; (ii) altering the environmental processes involving nanoparticles; and (iii) introducing anthropogenic nanoparticles (ANPs). Intentionally or unintentionally released, the occurrence of the anthropogenic particles in the environment is continuously rising. Both natural and anthropogenic nanoparticles are recognized as important carriers for trace elements and organic micropollutants and key modifiers of their transport, speciation, bioavailability, and effects in the environment. Nevertheless, currently they are considered separately, despite the necessity of more integrated, broader, and non-sectorial perspective taking together particles of different origins and various processes likely to generate and involve them. The present paper provides a perspective on the environmental processes involving anthropogenic and natural nanoparticles (NNPs) and discusses the role of human activities in nanoparticle cycling, as well as the necessity to bridge the divide between the NNPs and ANPs. The discussion will be supported by the examples of our own research to ask, if there is still a frontier between NNPs and ANPs