Spectrophotométrie UV : applications environnementales

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Alexandre Martel
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1 Absorbance (u.a.) Spectrophotométrie UV : applications environnementales Catherine Gonzalez Evelyne Touraud Guillaume Junqua Approche déterministe : signal spécifique d un composé Sulfures à nm Exploitation du signal Absorptiométrie C=f(A, λ) 5 5 Longueurs d'onde (nm) Exploitation du spectre A= f(λ) Méthode multicomposants Méthode PLS (utilisée en IR) Connaissance de la matrice ou grand nombre d acquisition préalable (calibration PLS) Information quantitative Autre approche : Méthode semi-déterministe déconvolution

2 Absorbance (A) Évolution du spectre UV le long d un système d assainissement station d'épuration entrée sortie Allure monotone, non spécifiques Forme du spectre /type d'eau? Signature spectrale/process? Longueurs d'onde ( nm ) A( ) Absorbance (u.a.) p α.a ( ) i i i q α j j.a ( ) e j Nitrates Détergents (DBS) Composés dissous Colloïdes Matières en suspension (MES) Méthode semi-déterministe Déconvolution déterministe spectres de composés purs Déconvolution semi-déterministe spectres de composés purs et/ou spectres agrégés de «pseudo-composés» Longueurs d'onde (nm) Paramètres physico-chimiques NO, Détergent, MES, DCO, DBO "UV-visible spectrophotometry of water and wastewater analysis" Thomas O. and Burges C., Ed. Elsevier, Amsterdam, 7

3 Application : HAP dans les sols contaminés Evelyne Touraud Estimation des HAP dans sols contaminés HAP légers HAP lourds Acénaphtène (ACE*) Fluoranthène (FLA*) Benzo [b] fluoranthène ( BbF *) Acénaphtylène (ACY*) Pyrène (PYR*) Benzo [k] fluoranthène ( BkF *) Benzo [g,h,i] pérylène (GHI*) Naphtalène (NAF*) Anthracène (ANT*) Phénanthrène (FEN*) Benzo [a]anthracène ( BaA*) Dibenzo [a,h]anthracène ( dba *) Indéno [,,-c,d] pyrène ( IdP *) Fluorène (FLE*) Chrysène (CRY*) Benzo [a] pyrène ( BaP *)

4 Absorbance (u.a.) Absorbance (u.a.) Absorbance (u.a.) HAP totaux (mg.l - ) Indice HAP (UV54nm) / HAP totaux HPLC HAP 54 nm sol sol.5. r =, Longueur d'onde (nm) Absorbance à 54nm (u.a.) Suivi de traitement par UV.. sol. j 5 j 5 j j j. sol t = j t = 4 j t = 8 j t = j t = j Abattement de 56% Abattement de 7%. 4 5 Longueur d'onde (nm). 4 5 Longueur d'onde (nm) HAP légers HAP lourds Sol 7 % 7 % Sol % 89 % Indice de maturité? 4

5 Indice de maturité..5 Evolution de l indice de maturité lors du traitement sol sol.,7. 4 temps (j) Application : Caractérisation de la MO dans des matrices solides Guillaume Junqua 5

6 Caractérisation de la MO dans matrices solides (sédiments, sols) () : Matière Organique Fraîche () : Matière Organique MOF () Naturelle SOLS ET SEDIMENTS MO () Evolution Lessivage Immobilisation Eaux naturelles EAU MO () Evolution EUU (), EUI (4) Qualité de l eau () : Eaux Usées Urbaines (4) : Eaux Usées Industrielles Polluants organiques Anthropique Caractérisation Globale de la MO Développement de l indice MOF, utilisation d indices d humification et d oxydation Accumulation de MOF (Extraits acétonitrile) Humification (Extraits soude) Oxydation (Extraits aqueux) 6

7 Méthodologie g d échantillon broyé et tamisé ml de solvant Ultrasons heure Acétonitrile : Extraction composés spécifiques Solution de soude : Extraction de substances humiques Eau distillée : Extraction de composés solubles Spectrophotométrique UV-Visible -7 nm Spectres : Extrait brut Extrait après ajout de base Tourbes d Ecosse et d Irlande Echantillons étudiés Sédiments,, 4, 5, 6 Sols de résineux Sols de feuillu Sols de prairie 7

8 Absorbance (u.a.) Absorbance (u.a.) Etude de l allure des spectres à l acétonitrile. Sol Sol. brut après ajout de base organique Longueur d'onde (nm) à nm Epaulement plus ou moins prononcé à 8 nm Longueur d'onde (nm) à 5 nm Matière organique fraîche (ou peu transformée) Indice A 8nm / A 4nm : rapport entre la proportion de MO à caractère aromatique et la proportion de MOF Indice MOF Comparaison indice MOF/ %MO 5 4 Profond Prairie surface Prairie profond Feuillus sols sédiments A 8nm / A 4nm R² =,8 R² =,87 et mousses Terreau Tourbe Irlande Tourbe Ecosse % Matière Organique Relation entre MOF et MO 8

9 Indice d Humification Extraits à la soude Absorbance à 465 nm : acides humiques et fulviques Absorbance à 665 nm : acides humiques Indice A 465nm / A 665nm : indice d humification Indice d humification Prairie profond Prairie Tourbe Ecosse profond Feuillu Terreau Tourbe Irlande et mousses 4 5 6,5 5 7,5,5 5 7,5 humification 9

10 Indice d humification Relation Indice d Humification/Indice MOF Tourbe Irlande 6 Tourbe Ecosse 5 et mousses 4 Terreau Prairie profond Feuillus Prairie surface Profond Indice d accumulation de la MOF Relation entre la MOF et l indice d humification Indice d oxydation Extraits aqueux Absorbance à 8 nm : caractérisation de l aromaticité de la matière organique Absorbance à nm : spécifique de petites molécules organiques ou ions minéraux, issus en particulier des processus de minéralisation Indice A nm / A 8nm : renseigne sur l évolution de la MO au cours des processus de minéralisation

11 Indice d oxydation Tourbe Ecosse Tourbe Irlande profond et mousses Feuillu Prairie profond Terreau Prairie,5,5,5,5 4 Minéralisation Aromaticité Conclusions Approche semi-déterministe : quantification de composés spécifiques, estimation de paramètres (NO,MES,COT, ) Approche qualitative : Indice de maturation (HAP, sols contaminés) Caractérisation de la matière organique Matière organique fraîche (accumulation) Humification minéralisation Compréhension de processus d évolution, de maturation, origine de la matière organique (naturelle, anthropique) Application possible à d autres matrices? Déchets solides?

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