2011 Mise au point et validation d une méthode de dosage du mercure dans l air Tanalou DJAE LASEM Avril à Juin 2011
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REMERCIEMENT Je tiens à remercier dans un premier temps, toute l équipe pédagogique de l Université du Sud Toulon Var et les intervenants professionnels responsables de la formation Chimie & Matériaux, pour avoir assuré la partie théorique de celle-ci. Je tiens à remercier tout particulièrement et à témoigner toute ma reconnaissance aux personnes suivantes, pour l expérience enrichissante et pleine d intérêt qu elles m ont fait vivre durant deux mois au sein du LASEM. Mon tuteur de stage, Monsieur le Pharmacien Principal Jean-Ulrich MULLOT, pour son accueil et la confiance qu il m a accordée dès mon arrivée dans l entreprise pour l aide et les conseils qu il m a apportés lors des différents suivis. Mon encadrant Monsieur Lucien VALENTE, Technicien Supérieur d Etudes et de Fabrication, pour m avoir intégrée rapidement au sein de l entreprise et m avoir accordé toute sa confiance, pour le temps qu il m a consacré tout au long de cette période, sachant répondre à toutes mes interrogations, sans oublier sa participation au cheminement de ce rapport. Je remercie Monsieur Gérald PROVINI, ainsi que tout le personnel du LASEM pour leur accueil chaleureux, nos éclats de rire et leur coopération professionnelle tout au long de ces deux mois. 3
SOMMAIRE Glossaire et Abréviations 6 Introduction 7 I. Etude bibliographique sur le mercure élémentaire et inorganique 8 1. Sources et utilisations du mercure 8 2. Propriétés physique et chimique 8 3. Comportement du mercure et ses sels inorganiques 9 a) Dans l eau 9 b) Dans l air 9 c) Dans les sols 9 4. Voies d exposition et bioaccumulation du mercure 9 5. Toxicologie du mercure élémentaire et inorganique 10 6. Législation et normes de sécurité 10 7. Mise en évidence de la contamination atmosphérique 11 a) Modes de prélèvements du mercure atmosphérique 11 b) Principe d analyse 13 c) Interférences 13 8. Moyen de décontamination 14 II. Le LASEM 15 1. Présentation 15 2. Missions et Domaines d activités 15 III. Mise au point d une méthode de dosage du mercure dans l air par capteur passif 17 1. Matériels et méthodes 17 a) Appareillage 17 b) Traitement des badges 19 c) Influence de la matrice «Hopcalite» sur la méthode de dosage du mercure par CV AAS 20 d) Influence de la quantité d acide sur la désorption et le dosage du mercure piégé sur Hopcalite 21 e) Dosage du mercure sur badges vierges 21 2. Résultats 22 a) Influence de la matrice «Hopcalite» sur la méthode de dosage du mercure par CV AAS 22 b) Influence de la quantité d acide sur la désorption et le dosage du mercure piégé sur Hopcalite 23 c) Dosage du mercure sur badges vierges 24 IV. Validation de la méthode de dosage du mercure dans l air par capteur passif 25 1. Principe 25 2. Matériels et méthodes 25 a) Etude de la fonction d étalonnage 25 b) Etude d une limite de quantification présupposée par la méthode 26 c) Etude des rendements 26 d) Etude de l exactitude à la valeur moyenne d exposition 27 3. Résultats et discussions 28 4
a) Etude de la fonction d étalonnage 28 b) Etude des limites de quantification présupposées par la méthode. 30 c) Etude des rendements 32 d) Etude de l exactitude à la valeur moyenne d exposition 33 Discussion 34 Conclusion 36 Bibliographie 37 Liste des figures 38 Liste des tableaux 38 ANNEXES 39 RESUME 50 5
Glossaire et Abréviations Conditions de fidélité intermédiaire : Conditions où les résultats d'essai sont obtenus par la même méthode sur des individus d'essai identiques dans le même laboratoire avec des changements de conditions, parmi lesquelles : opérateur, étalonnage, équipement, environnement, temps écoulé entre les mesure. Ecart-type de fidélité intermédiaire : Ecart-type de répétitions obtenues par le même laboratoire dans des conditions de fidélité intermédiaire, c'est-à-dire avec des changements de conditions, parmi lesquelles : opérateur, étalonnage, équipements, environnement, temps écoulé entre les mesures. Condition de répétabilité : Condition où les résultats d'essais indépendants sont obtenus par la même méthode sur des individus d'essai identiques dans le même laboratoire, par le même opérateur, utilisant le même équipement et pendant un court intervalle de temps. Ecart-type de répétabilité : Ecart-type de nombreuses répétitions obtenues dans un seul laboratoire par un même opérateur sur un même instrument. Limite de quantification de la méthode : Plus petite quantité ou concentration d un analyte dans l échantillon d essai qui peut être distinguée de manière exacte et fiable de zéro. EMA (Ecart Maximal Acceptable) : Valeurs extrêmes d une erreur acceptable sur un résultat. Exactitude : Etroitesse d'accord entre des résultats et la valeur de référence acceptée. Fidélité : Etroitesse d'accord entre des résultats d'essai indépendants obtenus sous des conditions stipulées. Justesse : Etroitesse de l accord entre la valeur moyenne obtenue à partir d une large série de résultats d essais et une valeur de référence. Méthode d'analyse : Procédure écrite décrivant l'ensemble des moyens et modes opératoires nécessaires pour effectuer l'analyse de l'analyte, c'est-à-dire : domaine d'application, principe, réactions, réactifs, appareillage, modes opératoires, expression des résultats, fidélité, rapport. Incertitude : Permet d'évaluer correctement les erreurs qui se produisent lors de mesures liées à la vérification d'une relation entre différentes grandeurs physiques. AFNOR : Association française de normalisation. COFRAC : Comité français d'accréditation. OMS : Organisation Mondiale de la Santé LASEM : Laboratoire d analyses, de surveillance et d expertise de la marine. LCA : Laboratoire de chimie analytique. LSR : Laboratoire de surveillance radiologique LQ : Limite de quantification. EMA : Ecart maximal acceptable. PTFE : Polytetrafluoroéthylène VME : Valeur limite moyenne d exposition 6
Introduction La détermination et le suivi des concentrations de mercure à toujours été d'une importance particulière dans le domaine de l'analyse des traces métalliques dans l environnement. Il y a plus de 500 ans, le mercure a été reconnu comme un poison et la toxicité des vapeurs de mercure n est plus à démontrer. Aujourd'hui, la pollution au mercure est un problème mondial. Pour évaluer la quantité de mercure qui pollue notre environnement, le mercure doit être mesuré dans tous les compartiments terrestres. Cela nécessite des méthodes rapides, faciles à utiliser et une instrumentation qui permette l échantillonnage ainsi que le dosage du mercure à des niveaux aussi faibles que quelques nanogrammes par prise d essai. L objectif principal du stage est la protection de personnels considérés comme des travailleurs. Dans le but d être accrédité par le COFRAC (Comité Français d Accréditation) et de satisfaire les besoins de ses clients dans le domaine des analyses de gaz, le Laboratoire d Analyses de Surveillance et d Expertise de la Marine (LASEM) veut mettre au point une méthode permettant le dosage des concentrations en mercure dans l air. De plus, une opération de dragage de sédiments contenant du mercure sera réalisée, et ces sédiments pourront être provisoirement stockés dans la Base Navale de Toulon. La contamination de ces sédiments en mercure étant connue, cette opération sera donc l occasion de tester le nouveau dispositif de mesure mis en place afin de vérifier la non-exposition du personnel de la Base. Pour cela, la mise au point et la validation d une méthode de dosage du mercure dans l air par spectrométrie d absorption atomique à vapeurs froide (CV-AAS) grâce à des échantillonneurs passifs (Badges Anasorb C300) devront être effectués. Cette validation tiendra compte des normes NF EN ISO 17025 [6], qui donne les directives à suivre dans le domaine des analyses, du référentiel LAB GTA 94 [7] et de la norme NF T 90-210 [8] qui sont des guides pour la validation des méthodes et l accréditation. Une seconde partie du stage consistera à mettre en place et à valider une méthode d attaque de filtre utilisé lors d échantillonnage actif sur lequel une quantité de sédiment contaminé au mercure est déposée. Le but est de savoir si une partie du protocole opératoire qui sera mis en place pour les échantillonneurs passifs sera aussi applicable pour des échantillonneurs actifs, l un et l autre échantillonnant des fractions différentes de la pollution (mercure gazeux pour les échantillonneurs passifs et mercure particulaire pour les échantillonneurs actifs). Avant d entamer la présentation du LASEM, nous nous intéresserons aux propriétés physicochimiques du mercure ainsi qu au comportement de celui-ci dans l atmosphère à travers une étude bibliographique. Nous expliciterons la démarche suivie pour la mise au point de la méthode de dosage par CV- AAS grâce à un échantillonneur passif ainsi que pour la validation de celle-ci. Enfin nous détaillerons la validation d une méthode d attaque de filtre pour échantillonneur actif. Les résultats serviront à valider la conformité ou la non conformité du projet en cours. 7
I. Etude bibliographique sur le mercure élémentaire et inorganique 1. Sources et utilisations du mercure La source du mercure (Hg) est soit d origine naturelle, soit anthropique. En effet, pour ses propriétés il est utilisé au cours de plusieurs procédés industriels comme la fabrication d appareils de mesures de laboratoire (thermomètres), dans l industrie électronique pour la fabrication de piles et de lampes, dans l industrie chimique en tant qu agent catalytique et d électrolyse et dans de nombreuses préparations d amalgames. Le mercure forme des amalgames avec plusieurs métaux, on le retrouve ainsi dans les amalgames dentaires et surtout dans l orpaillage. L importante volatilité du mercure fait que sa principale source dans l environnement provient du dégazage de l écorce terrestre qui rejette annuellement environ 6000 tonnes de mercure, les feux de forêt, le volcanisme et le lessivage des sols sont des sources secondaires. On le trouve à l état naturel dans les minerais sous forme de sulfure de mercure HgS ou cinabre, il représente 0,5 ppm de la croûte terrestre. Dans l air, la concentration ubiquitaire en mercure varie de 1 à 4 ng.m 3 hors situation localement particulière [10]. 2. Propriétés physique et chimique A température ambiante, le mercure est un liquide blanc argenté, brillant, très dense et très mobile. Il est insoluble dans l eau comme dans les solvants organiques usuels. Il émet dès 24 C des vapeurs en quantité importante. La spéciation du mercure est assez étendue, en effet ce métal existe sous différentes formes ; le mercure élémentaire (Hg 0 ), le mercure inorganique (le chlorure mercurique HgCl 2, chlorure mercureux Hg 2 Cl 2 etc ) et le mercure organique (par exemple le méthylmercure CH 3 Hg). Selon sa forme, le mercure est considéré comme reprotoxique, cancérigène ou mutagène. Le tableau ciaprès résume certaines des caractéristiques associées à ces différentes formes. Masse molaire (g/mol) Point d ébullition ( C) Densité à 20 C Viscosité dynamique (Pa.s) à 20 C Solubilité dans l eau (mg/l) Elémentaire 200,59 356,7 13,456 1,55.10-3 56,7.10-3 Inorganique HgCl 2 Hg 2 Cl 2 271,52 472,09 302 384 5,4 7,04 - - 6900 - Organique 251,1-4,06 à 25 C - 6000 à 25 C Tableau I : Paramètres physico-chimiques du mercure 8
3. Comportement du mercure et ses sels inorganiques a) Dans l eau Le mercure élémentaire est complètement insoluble dans l eau contrairement aux composés organiques. La solubilité des composés inorganiques est variable ; les composés comme le chlorure mercurique sont solubles alors que le sulfure mercurique est insoluble dans l eau. b) Dans l air Le mercure élémentaire et les composés organiques du mercure sont volatils. Les composés inorganiques le sont très peu. Dans l atmosphère, la plus grande partie du mercure est sous forme élémentaire. Le diméthylmercure, qui lui aussi est volatil, serait rapidement dégradé en Hg 0 dans l atmosphère (son temps de résidence n est que de quelques jours, voir de quelques semaines). Hg 0 peut rester dans l atmosphère pendant des temps très longs (durée de vie entre 2 mois et 3 ans). c) Dans les sols Le mercure est faiblement mobile dans le sol. En effet le mercure mis en contact avec le sol est rapidement immobilisé (par les oxydes de fer, d aluminium et le manganèse et surtout par la matière organique) et il a tendance à rester dans les horizons de surface. Dans les sols, à l état naturel, le mercure se trouve principalement sous forme de cinabre. Une partie du mercure présent dans le sol est éliminé par volatilisation. Il est important de souligner que certains microorganismes sont capables de synthétiser dans la nature des dérivés organomercuriels très toxiques à partir de mercure inorganique. Ainsi le mercure à l état élémentaire peut être transformé dans les sédiments aquatiques, en dérivés méthylés du mercure en milieu aérobie ou anaérobie. 4. Voies d exposition et bioaccumulation du mercure Chez l'homme, le mercure élémentaire sous forme de vapeur est essentiellement absorbé par voie pulmonaire. Le taux d absorption pulmonaire est compris entre 75 et 85 %. La rétention moyenne du mercure élémentaire après 30 jours est d environ de 69 % de la dose inhalée. Cela correspond approximativement à une demi-vie de 60 jours pour le mercure élémentaire. Pour les composés inorganiques du mercure, l absorption via les poumons est faible, probablement en raison du faible dépôt des particules au niveau des voies aériennes supérieures qui ne subissent pas par conséquent le transport vers les organes. Peu d'études traitent de l'absorption par voie orale du mercure élémentaire et du mercure inorganique. Toutefois, l absorption par voie orale de ces deux types de mercure semble faible. L'ingestion d'une faible quantité de mercure élémentaire n'induit pas de symptômes. L importance du transport du mercure inorganique à travers la barrière intestinale dépend de la 9
solubilité du composé et/ou de la facilité du composé à se dissocier dans le lumen intestinal pour devenir biodisponible. L absorption des composés mercureux est moins importante que celle des composés mercuriques à cause des différences de solubilités. Chez l homme, le mercure élémentaire absorbé par voie pulmonaire est distribué dans tout le corps. En effet, du fait de ses propriétés lipophiles (solubles dans les corps gras et hydrophobe), il traverse facilement la barrière sang/cerveau et la barrière placentaire. De plus, le mercure élémentaire se retrouve dans le sang après inhalation. La plus longue rétention de mercure après inhalation est observée dans le cerveau. Le mercure élémentaire se retrouve prioritairement dans les reins alors que le mercure inorganique divalent, atteint de façon similaire tous les organes. L accumulation du mercure inorganique divalent au niveau des reins et dans le fœtus est moins importante que celle du mercure élémentaire puisqu il est moins lipophile. D une manière générale, l élimination du mercure se fait principalement par les urines et les matières fécales, mais aussi par les poumons et les cheveux ou poils (accessoirement le lait chez la femme allaitante) [10]. 5. Toxicologie du mercure élémentaire et inorganique En cas d ingestion le mercure métallique n entraîne pas d effet toxique significatif, en effet c est la faible absorption du mercure par cette voie qui explique cela. Cependant lors d injection accidentelles intra musculaire ou sous cutanée, d importantes inflammations locales peuvent être observées. A l inverse, une inhalation des vapeurs de mercure peut causer une intoxication grave. Les symptômes associés sont la fatigue, la fièvre, des problèmes pulmonaires graves mais surtout une atteinte encéphalopathique potentiellement mortelle [9]. La toxicité chronique peut faire suite à une inhalation répétée de faibles concentrations de mercure. Le cerveau est en général l organe le plus atteint. Cette atteinte cause des troubles de l humeur et de la mémoire. A des stades plus avancés, on peut noter des tremblements et une détérioration intellectuelle. 6. Législation et normes de sécurité En France les valeurs limites d exposition professionnelle au mercure dans l air, déterminées dans les circulaires du 14 mai 1985 par le ministère de l Emploi et de la Solidarité sont répertoriés dans le tableau suivant : Substances Tableau II : Valeurs limites d exposition professionnelle VME en µg/m 3 (8 heures) Mercure vapeur 50 Mercure alkylés 10 Mercure arylés et inorganiques 100 10
Selon l OMS, l exposition chronique du grand public au mercure à l état vapeur ne doit pas excéder 1 µg/m 3 [10]. 7. Mise en évidence de la contamination atmosphérique a) Modes de prélèvements du mercure atmosphérique Trois types de prélèvements peuvent être utilisés pour l échantillonnage du mercure dans l air [11]: Prélèvement par absorption : il met en jeu des barbotages dans des solutions oxydantes dans le but d oxyder le mercure élémentaire. Ce mode de prélèvement n est pas pratique et l envoi d échantillon liquide pour analyse n est pas envisageable car la conservation de celui-ci est limitée par la volatilisation du mercure. Prélèvement par amalgamation : il consiste à séparer sélectivement différents composés du mercure. Par exemple, le mercure élémentaire forme des amalgames avec l argent dont la destruction par chauffage libère le mercure piégé. La surface de l argent peut très vite être altérée dans les atmosphères humides chargées de chlore ou d anhydride sulfureux. Cette méthode n est pas à utiliser lorsque la problématique est le prélèvement et le dosage du mercure total ambiant mais seulement pour le dosage du mercure élémentaire. Prélèvement par adsorption : le mercure s adsorbe sur différents supports : Hopcalite ou charbon actif. Cette méthode est bien adaptée au problème des prélèvements de mercure minéral et organique en entreprise, c est pourquoi il a retenu notre attention. Deux méthodes normalisées d hygiène industrielle ID-140 [2] et MDHS [3] traitant de l usage et l analyse des échantillonneurs passifs par adsorption, nous ont permis de mettre en place et de valider la méthode de dosage du mercure par absorption atomique après échantillonnage passif sur Hopcalite. Echantillonneur passif par adsorption Ici l échantillonneur passif est un badge conçu pour être porté par des personnes potentiellement exposées aux vapeurs de mercure mais il peut aussi être disposé dans l environnement [1]. Cette technique d échantillonnage est seulement utilisée pour le mercure élémentaire et inorganique en phase vapeur et non pas pour le mercure organique ou le mercure particulaire. A température ambiante, cette méthode permettra d accumuler, passivement, le mercure à doser pendant un long temps d exposition entre 1 h et 8 h avec un débit de 20 ml/min (environ 10 L en 8 h) mais le dispositif a été testé jusqu à 120 heures par un organisme anglais [3]. Ici le mercure s adsorbe sur une capsule en céramique contenant de l Hopcalite (mélange d oxydes de cuivre, de cobalt et de manganèse), ayant une grande affinité avec le mercure, pour finalement être dosé par spectrométrie d absorption atomique à vapeur froide (CV AAS) après attaque acide de l Hopcalite. Chaque capsule possède environ 200 mg d Hopcalite et a la capacité d adsorber une quantité de mercure supérieure à 30 µg. 11
Le badge est constitué d'un boîtier réutilisable et d une capsule absorbante remplaçable. C est l enchainement d un capuchon de protection, d un boitier réutilisable, d une barrière de diffusion, d une capsule absorbante, d un disque en mousse et d un capuchon arrière (Figure 1). Figure 1 : Echantillonneur passif, Badge Anasorb C 300 Cet échantillonneur est simple d utilisation. Grâce à un phénomène de diffusion exploitant la loi de Fick, il ne nécessite pas l utilisation d une pompe, il est léger et possède une haute sensibilité. Sa limite de détection revendiquée est de 0,01 µg et sa limite de quantification et de 0,04 µg de mercure. Ces valeurs nous ont été indiqués par le fabriquant des badges Anasorb C300 et le dossier de validation anglais. Pour évaluer des concentrations plus faibles en mercure il est préférable d utiliser un échantillonneur actif, Echantillonneur actif par adsorption L échantillonneur actif utilise une pompe pour prélever le mercure sous forme vapeur ainsi que ses composés particulaires, sur un support contenant 500 mg d Hopcalite. Les vapeurs de mercure sont piégées par adsorption sur de l Hopcalite et les particules contenant du mercure sont collectées sur un filtre en fibre de quartz. Cette méthode permet d aspirer le mercure pendant 15 minutes ou plus avec un débit contrôlé de 2 L/min mais ne permet pas de prélever quantitativement les composés organiques du mercure. Dans le cas où il faudrait en plus prélever les composés organiques du mercure, c est la méthode sur charbon actif qui est utilisé. Elle permet de prélever le mercure total, sur des tubes composés de charbon actif, sous toutes ses formes (vapeurs métallique, composés minéraux et organique) dont le domaine de concentration varie entre 0,003 et 1,7 mg/m 3 de Hg. 12
b) Principe d analyse Pour l analyse, l Hopcalite et/ou les particules (pour l échantillonnage actif) collectées sont solubilisées à froid en milieu oxydant acide (mélange d acides nitrique HNO 3 et chlorhydrique HCl = eau régale). L'eau régale attaque le mercure et du mercure sous forme HgCl 2 est alors produit [2] et [3]. Hg 0 + 2 HNO 3 Hg (NO 3 ) 2 + 2H + + 2e- Hg (NO 3 ) 2 + 2 HCl HgCl 2 + 2HNO 3 Après attaque acide, le mercure obtenu est ensuite réduit à l état élémentaire (Hg 0 ) par une solution de chlorure stanneux et la vapeur de mercure formée est entraînée par un courant gazeux inerte (argon) vers une cellule à fenêtres de quartz placée dans le faisceau d un spectromètre d absorption atomique à vapeur froide. HgCl 2 + SnCl 2 Hg 0 + SnCl 4 c) Interférences Deux types d interférents peuvent être identifiés : Les interférents spécifiques : ils agissent directement sur la réponse de l analyte. Les interférents non spécifiques : ils sont liés à la présence de composé (différents de l analyte) qui produit un signal y compris en l absence de l analyte. Interférences lors de l échantillonnage Température La loi de Fick régit le fonctionnement des badges ; un phénomène de transport irréversible qui se traduit par la migration de mercure élémentaire et inorganique dans la capsule sous l'effet de la température. L échantillonnage se fait à température ambiante. Le débit d échantillonnage varie en fonction de la température et affecte le coefficient de diffusion dans le milieu considéré. Cette variation est minime si les températures ne sont pas trop hautes ou trop basses. Pression La pression affecte également le coefficient de diffusion ; en effet le coefficient de diffusion est inversement proportionnel à la pression. Gaz Le débit d échantillonnage (ou le badge) n est pas affecté par la présence d autres gaz même le chlore. Cependant, des intéractions dans l atmosphère peuvent complexer le mercure total présent dans l échantillonneur. En effet, le mercure à l état vapeur coexiste dans l atmosphère avec le chlore. Le chlore peut réagir avec le mercure vapeur dans l air pour former des particules de chlorure mercurique. Dans ce cas, les badges sont inappropriés pour réaliser des mesures de 13
mercure dans l air car pour un échantillonneur passif, il n y a pas d accumulation de particules. Cependant, l utilisation d un échantillonneur actif ne posera pas de problème. Interférences lors de l analyse Tous les composés avec la même longueur d onde que le mercure peuvent causer des interférences en CV AAS. Les composés organiques volatils (comme le benzène, toluène, acétone etc ) absorbent à cette longueur d onde (absorption moléculaire) et sont considérés comme des interférents analytiques. Ces composés ne peuvent pas être retenus lors de l échantillonnage mais pendant la préparation des réactifs avant analyse. Lors de l analyse, l utilisation d un gaz inerte est préconisée pour exclure toute absorbance des composés par les gaz comme l ozone qui absorbe à la même longueur d onde que le mercure et peut créer une interférence positive. 8. Moyen de décontamination Une fois mise en évidence la contamination d un lieu de travail, la récupération du mercure ou sa transformation en composé non volatil est indispensable. De nombreuses méthodes physiques ou chimiques peuvent être employées à cet effet. Pour les procédés chimiques, nous pouvons citer la transformation du mercure élémentaire volatil en HgS non volatil et insoluble ou la récupération du mercure en passant par l obtention d un amalgame solide (cuivre, zinc etc..). Pour les procédés physiques, nous pouvons citer l aspiration sous vide ou l adsorption sur différent supports (charbon actif, cuivre, argent etc ) [11]. 14
II. Le LASEM 1. Présentation Le LASEM est le Laboratoire d Analyses de Surveillance et d Expertise de la Marine situé dans la Base Navale de Toulon. Né du regroupement des laboratoires de chimie analytique (LCA) et de surveillance radiologique (LSR) en octobre 1997, le LASEM constitue un pôle scientifique et technique au sein du port de Toulon. 2. Missions et Domaines d activités Le LASEM apporte aux autorités maritimes, aux bateaux et unités à terre des analyses et expertises réglementaires ou opérationnelles dans les domaines en lien avec la santé humaine : santé et sécurité au travail (SST). Chaque service, LCA ou LSR est organisé en unités techniques : LCA : Laboratoire de Chimie Analytique Unité de «Prélèvement» : prélèvements d eaux, d amiante et d atmosphère de travail. Unité de «Prélèvement» : prélèvements d eaux, d amiante et d atmosphère de travail. Unité «Amiante» : analyses d identification de matériaux par microscopie électronique à balayage, mesures d empoussièrement par microscopie électronique à transmission. Unité «Eaux» : analyses physico-chimiques des eaux de consommation humaine, d effluents, d eau déminéralisée, d eau de piscine et de baignade, eaux traités, de réfrigération. Unité «Gaz» : analyses d atmosphère de travail ou confinées, d air respirable et de plongée, de mélanges respiratoires. Unité «Expertise» : identification des produits inconnus, analyses au profit de l action de l état en mer et dossiers tranverses. LSR : Laboratoire de Surveillance radiologique Unité de «Prélèvement» : prélèvements d eaux, d atmosphère, de faune et de flore terrestre et marine nécessaires à la surveillance radiologique de l environnement Unité «Radiochimie» : traitement et analyse chimique des échantillons de l environnement et du domaine industriel. Unité «Mesures physique» : recherche et mesure de l activité des radionucléides 15
Base Navale de Toulon Laboratoire d Analyse de Surveillance et d Expertise de la Marine Service LCA Laboratoire de Chimie Analytique Service LSR Laboratoire de Surveillance Radiologique Unité Technique Gaz Unité Technique Eaux Unité Technique Radiochimie Unité Technique Amiante Unité Technique Mesures Physique Prélèvements Prélèvement et Préparations Unité Technique Expertise Figure 2 : Organigramme fonctionnel 16
III. Mise au point d une méthode de dosage du mercure dans l air par capteur passif Le LASEM cherche à mettre en place une méthode d analyse décrivant l ensemble des moyens et modes opératoires nécessaires pour effectuer le dosage du mercure dans l air par absorption atomique après échantillonnage au moyen d un capteur passif. Le point de départ de ces expériences sera les méthodes normalisées ID-140 et MDHS. 1. Matériels et méthodes a) Appareillage L appareil utilisé pour le dosage du mercure, disponible au LASEM, est un spectromètre d absorption atomique à vapeurs froide ; FIMS (Flow injection Mercury System), modèle FIAS 100 de la société Perkin Elmer. Le FIMS 100 combine les avantages de l'injection de flux et d'absorption atomique dans un analyseur de mercure. Figure 3: Appareillage; Flow Injection Mercury System La source de rayonnement permet la détermination de la teneur en mercure, ici est utilisée une lampe à vapeur de mercure. Celle-ci est réglée sur la principale raie d absorbance atomique du mercure c est à dire 253,7 nm. En intégrant dans un spectromètre à haute sensibilité une lampe à mercure de haute intensité et une cellule de mesure à fenêtre de quartz (matériau transparent dans l UV), avec un détecteur muni d une cellule photoélectrique dont le maximum de sensibilité est à 253,7 nm, le FIMS offre une sensibilité et une stabilité avec un bruit extrêmement faible. Cela signifie des limites de détection très faibles. L appareillage est constitué d une pompe péristaltique (Pump 1) permettant de pomper séparément l échantillon, et une pompe (Pump 2) pour aspirer en permanence la solution de 17
réduction et la solution porteuse. D un robinet pour sélectionner le flux de gaz porteur, d une cuve de réaction dans laquelle les courants de réactif se mélangent et où le mercure divalent est réduit à l état fondamental. Un séparateur liquide gaz pour séparer le gaz du liquide et une cuve d absorption en quartz. Sont aussi présents ; un passeur d échantillon modèle AS 90 et un ordinateur permettant de traiter le signal fourni par le spectromètre et de stocker les données. Figure 4: Photos et schéma des flux du FIMS Lorsque la vanne FI est en position de remplissage, la boucle d'échantillonnage est remplie d un volume d'échantillon de 500 µl. Lorsque la vanne est placée en position INJECT, l'échantillon est introduit dans le courant porteur et est transporté dans la section de mélange pour la réaction avec le SnCl 2. Le mélange réactionnel résultant est ensuite transporté vers un séparateur gaz / liquide où le mercure élémentaire est libéré et, après avoir traversé le filtre en polytétrafluoroéthylène (PTFE), est transporté vers la cellule d'absorption par un gaz porteur (argon). Figure 5 : Principe de la cellule d absorption Dans ce matériel, une membrane en PTFE et une cellule chauffée à 50 C empêchent le transfert et la condensation de vapeur d'eau, éliminant le besoin de tubes de séchage. 18
Le spectromètre d absorption à vapeur froide est utilisé prioritairement pour les échantillons liquides, il dose le Hg dans des solutions dont la concentration varie du ng/l (ppt) au mg/l (ppm). Sa détection limite est de l ordre du ppt. Il a l avantage de pouvoir analyser un grand nombre d échantillons pour une meilleure productivité et un faible coût d analyse. Son option de rinçage continu permet de limiter l effet mémoire sur les échantillons. b) Traitement des badges Avant toute manipulation, la verrerie doit être lavée trois fois à l acide nitrique 10 % puis rincée trois fois à l eau déminéralisée afin d éviter des réactions d absorption et de désorption de mercure sur les parois du récipient. Les filtres utilisés seront également rincés à l acide. Afin d optimiser l échantillonnage et limiter au maximum les pollutions au mercure des échantillons, les badges sont traitées de la manière suivante : Avant prélèvement Monter le système d échantillonnage Après prélèvement Retirer la capsule absorbante en retirant le capuchon arrière Placer la dans un sac Ziploc La capsule doit être analysée dans les 30 jours après échantillonnage Préparation des échantillons Ouvrir la capsule absorbante en retirant la grille métallique Verser le contenu dans un tube de centrifugation de 50 ml en évitant les pertes Ajouter un volume à déterminer d acide nitrique et d acide chlorhydrique. Il est important que l acide nitrique soit ajouté avant l acide chlorhydrique pour s assurer que le mercure Hg 0 s est bien oxydé en Hg 2+. Autrement le mercure laissé dans un état élémentaire peut être perdu en se volatilisant Agiter l échantillon Attendre que l absorbant se soit complètement dissout (environ 30 minutes) Filtrer s il y a des suspensions. Il s agit de l absorbant non dissous Ajouter une quantité d eau distillée suffisante pour atteindre une solution d environ 25 ml Nettoyage Enlever le boîtier et le rincer au savon, au détergent ou à l eau Laver l ensemble du système à l acide nitrique 15 % dilué dans de l eau distillée (excepté le disque en mousse, la capsule et le boitier) Les trois rinçages à l acide seront séparés de rinçage à l eau distillée Sécher le plus rapidement possible et remonter le système Ranger l ensemble dans un lieu où la contamination en mercure sera limitée au maximum 19
c) Influence de la matrice «Hopcalite» sur la méthode de dosage du mercure par CV AAS La réduction du mercure divalent en mercure élémentaire se fera grâce au chlorure d étain (SnCl 2 ). Il est donc important de connaître la concentration optimale en SnCl 2 qui permettra la réduction totale de l analyte à doser. En effet, la méthode en service au LASEM est adaptée pour des échantillons aqueux contenant peu de composés à réduire et utilise une solution de SnCl 2 concentrée à environ 1 %. A l inverse, dans la méthode adaptée aux badges plusieurs métaux (cobalt, manganèse, et cuivre) sont mis en solution lors de l attaque acide, ce qui peut entraîner la consommation du SnCl 2 et donc la non réduction complète du Hg. La contrepartie est probablement d augmenter la concentration en SnCl 2 à utiliser. Nous déterminerons cette concentration en contaminant artificiellement des capsules «Hopcalite» avec une concentration en mercure connue. Nous essayerons de retrouver la quantité de mercure alors déposée en utilisant différentes concentrations de SnCl 2. Cette expérience sera effectuée en contaminant 4 badges avec une quantité de mercure telle que, ramenée en solution, la concentration de la solution soit de 2 µg/l, concentration située au milieu de la gamme d étalonnage; nous déposons alors 0,05 µg de Hg qui serait désorbé dans 25 ml de solution. Nous réaliserons des tests avec 2 %, 10 %, 20 % et 30 % de SnCl 2. Le mode opératoire pour la préparation des solutions filles, des étalons, ainsi que les opérations instrumentales est représenté en Annexe II. Préparation des échantillons Ouvrir 4 capsules absorbantes en retirant la grille métallique Verser le contenu de chacun dans un tube plastique de centrifugation de 50 ml en évitant les pertes Ajouter 5 ml d acide nitrique ainsi que 5 ml d acide chlorhydrique Agiter l échantillon Attendre que l absorbant se soit complètement dissout (environ 30 minutes) Ajouter 15 ml d eau distillé pour atteindre un volume total d environ 25 ml Filtrer s il y a des suspensions. Il s agit de l absorbant non dissous Ajouter 50 µl de la solution B à 1 mg/l dans chacun des 4 tubes afin d obtenir une concentration final de 2 µg/l Mélanger les tubes afin d homogénéiser la solution et obtenir une concentration identique de mercure Séparer ensuite la solution dans 4 tubes différents Chaque tube sera analysé avec des concentrations en SnCl 2 différentes (2 %, 10 %, 20 % et 30 %). Cela nous permettra de définir la concentration en réducteur pour laquelle les 0,05 µg de mercure (2 µg/l) seront totalement réduits. 20
d) Influence de la quantité d acide sur la désorption et le dosage du mercure piégé sur Hopcalite Le mélange acide nitrique / acide chlorhydrique permet la mise en solution du mercure capté sur le badge et assure ainsi son passage de l état élémentaire Hg 0 à l état divalent Hg 2+. La quantité d acides ajoutée influe sur la désorption complète ou non du mercure présent sur la capsule ainsi que sur la digestion de celle-ci. L expérience suivante nous permettra de quantifier le volume exact d acides pour désorber 0,05 µg de mercure. Comme précédemment, nous contaminerons artificiellement trois badges d Hopcalite et nous digérerons ces badges en ajoutant 2 ml, 5 ml et 10 ml de chaque acide. Nous répéterons une deuxième fois l expérience pour confirmer les résultats. Nous avons suivi le même mode opératoire que précédemment pour la réalisation des étalons. Pour la préparation des échantillons, nous avons effectué le mode opératoire suivant : Préparation des échantillons Contaminer 6 capsules absorbantes avec 50 µl de la solution B à 1 mg/l afin d obtenir après dissolution une concentration finale en mercure de 2µg/L Penser à enlever la grille métallique Verser le contenu de chacun des 6 capsules absorbantes dans un tube plastique de centrifugation de 50 ml Ajouter 5 ml d acide nitrique ainsi que 5 ml d acide chlorhydrique dans 2 tubes, 2 ml d acides dans les deux suivants et 10 ml dans les deux derniers Attendre que l absorbant se soit complètement dissout (environ 30 minutes) après centrifugation Ajouter le volume d eau distillé nécessaire pour atteindre une solution finale d environ 25 ml Filtrer s il y a des suspensions. Il s agit de l absorbant non dissous e) Dosage du mercure sur badges vierges Le fabricant des capsules absorbantes C300 spécifie sur la notice d utilisation des badges, que ceux-ci possèdent des traces de mercure d environ 0,02 µg dans leur composition. Après désorption dans 25 ml ces badges vierges devraient donc apporter une contamination correspondant à 0,8 µg/l de mercure en solution. Ces impuretés auront sûrement beaucoup d influence sur le dosage du mercure après utilisation de l échantillonneur passif, en particulier dans une perspective de surveillance environnementale (faibles concentrations). C est pourquoi il est indispensable de mesurer la quantité exacte de mercure présent initialement sur des capsules Hopcalite vierges. Dans les conditions définies précédemment nous analyserons sept badges Hopcalite vierges. 21
2. Résultats LASEM a) Influence de la matrice «Hopcalite» sur la méthode de dosage du mercure par CV AAS Avant toute analyse, il est indispensable de réaliser un étalonnage de l appareil. Il permet de mettre en relation l absorbance mesuré avec la concentration en mercure des étalons réalisés, puis des échantillons analysés. C est ce procédé qui nous permettra d évaluer la concentration en mercure de nos échantillons. Nous obtenons la courbe d étalonnage suivante : Figure 6 : Droite d étalonnage pour la détermination de la concentration en SnCl 2 avec 2 %, 10 %, 20 %, 30 % La droite d étalonnage obtenu est correcte, son coefficient de corrélation r est bien supérieur à 0,98 (règles d assurance qualité internes au LASEM). Badges contaminés à 2 µg/l SnCl2 2 % SnCl2 10 % SnCl2 20 % SnCL2 30 % [Hg] µg/l Absorbance [Hg] µg/l Absorbance [Hg] µg/l Absorbance [Hg] µg/l Absorbance 0,893 0, 0104 1,549 0,0289 2,049 0,0406 2,210 0,0440 0,831 0,0096 1,537 0,0287 2,055 0,0407 2,215 0,0441 0,838 0,0097 1,539 0,0287 2,056 0,0408 2,209 0,0440 Moyenne 0,854 0,0099 1,539 0,0288 2,054 0,0407 2,211 0,0441 Tableau III : Détermination de la concentration en SnCl 2 22
D après les résultats trouvés et reportés dans le tableau ci-dessus, nous remarquons qu avec des concentrations en SnCl 2 à 2 % et 10 % nous ne réduisons pas la totalité du mercure déposée sur le badge. A partir de 20 %, nous récupérons les 2 µg/l de mercure ajouté. Avec 30 % nous obtenons des résultats similaires que pour 20 %, nous considérons donc que l on a des performances optimales avec 20 % de SnCl 2. Ceci va l encontre des méthodes étudiées jusqu'à présent qui préconisent en général une réduction du mercure avec 10 % de SnCl 2. Nous sommes également très éloignés de la méthode en service au LASEM qui préconise 1 % de SnCl 2 pour les échantillons liquides peu contaminés (eau destinée à la consommation humaine). Pour la suite du projet, nous utiliserons 20 % de solution réductrice pour le dosage du mercure. b) Influence de la quantité d acide sur la désorption et le dosage du mercure piégé sur Hopcalite Nous obtenons la courbe d étalonnage suivante : Figure 7 : Droite d étalonnage pour la détermination de la quantité d acides Nous obtenons un coefficient de corrélation supérieur à 0,98. Nous pouvons donc exploiter les résultats obtenues pour nos échantillons. Expérience 1 Badges contaminés à 2µg/L 2mL de R2 + 2mL de R3 5mL de R2 + 5mL de R3 10mL de R2 + 10mL de R3 [Hg](µg/L) Absorbances [Hg](µg/L) Absorbances [Hg](µg/L) Absorbances - - 1,725 0,0355 1,386 0,0286 - - 1,734 0,0357 1,392 0,0287 - - 1,734 0,0357 1,389 0,0286 Moyenne - - 1,731 0,0356 1,389 0,0286 Tableau IV : Expérience 1, détermination de la quantité d acides 23
Expérience 2 Badges contaminés à 2µg/L 2mL de R2 + 2mL de R3 5mL de R2 + 5mL de R3 10mL de R2 + 10mL de R3 [Hg](µg/L) Absorbances [Hg](µg/L) Absorbances [Hg](µg/L) Absorbances - - 1,700 0,0350 1,426 0,0294 - - 1,707 0,0351 1,422 0,0293 - - 1,706 0,0351 1,428 0,0294 Moyenne - - 1,704 0,0351 1,426 0,0294 Tableau V : Expérience 2, détermination de la quantité d acides Les deux expériences d analyse réalisées ont donné des résultats similaires. En effectuant une désorption avec 5 ml d acides, nous récupérons la quasi-totalité du mercure déposé sur les capsules. Avec l ajout de 10 ml d acides, nous remarquons une perte de mercure sur les deux expériences. Nous n avons pas trouvé d explication claire à ce phénomène. Nous n avons pas réalisé l expérience avec les 2 ml d acides afin d économiser les badges pour la suite de l étude. Pour la suite de l étude la digestion de la capsule et la désorption du mercure sur celle-ci se réalisera avec 5 ml d acide nitrique et 5 ml d acide chlorhydrique. Sur les méthodes étudiées, le volume utilisé pour la désorption des capsules pour un échantillonnage passif est bien égale à 5 ml. c) Dosage du mercure sur badges vierges Cette expérience a été réalisée à plusieurs reprises tout au long de la période expérimentale. Date Badges vierges [Hg] µg/l Absorbances 13/04/11 0,291 0,0023 14/04/11 0,122 0,0023 19/04/11 0,182 0,0040 09/05/11 0,095 0,0023 10/05/11 0,257 0,0051 11/05/11 0,100 0,0016 18/05/11 0,204 0,0030 Moyenne 0,179 0.0029 Tableau VI : Quantité de mercure dans les badges vierges Nous remarquons que le signal peut passer du simple au double selon le moment de l analyse. Nous pouvons penser que selon le lot de badge choisi nous avons des teneurs en mercure différentes. Néanmoins nous détectons beaucoup moins que ce que nous indiquait le fabricant des badges (environ 0,8 µg/l). Pour anticiper tout problème d interprétation des résultats, à chaque campagne de prélèvement il faudrait emmener avec les badges qui vont être exposés, un badge non exposé. Celui-ci servira de blanc qu il faudra analyser lors de chaque série d analyse. 24
IV. Validation de la méthode de dosage du mercure dans l air par capteur passif 1. Principe La validation est la confirmation par examen et l apport de preuves objectives du fait que les exigences prévues sont remplies. En termes de validation de méthode, on distinguera la confirmation d une méthode normalisée et la validation d une méthode interne. Ici, nous nous inspirons des méthodes normalisées pour mettre en place une méthode interne. Avant de proposer une méthode aux clients, il est important pour le laboratoire de confirmer qu il est en mesure d appliquer une méthode de façon maîtrisée. Il faut donc être clair sur la finalité, le domaine d application et de performance de la méthode. Ainsi que sur le mode opératoire incluant les caractéristiques à évaluer, le plan d expérience, les règles statistiques utilisées afin de déterminer les caractéristiques de la méthode et conclure sur son employabilité. En accord avec les documents en vigueur au LASEM, les principales caractéristiques à déterminer pour évaluer les performances de cette méthode sont les suivantes : L étude de la fonction d étalonnage La limite de quantification Les rendements L exactitude La validation sera effectuée en suivant la norme NF T 90-210 «Protocole d évaluation initiale des performances d une méthode dans un laboratoire» ainsi que la LAB GTA 94 ; le guide de technique d accréditation dans le domaine de l air. 2. Matériels et méthodes a) Etude de la fonction d étalonnage La linéarité est la capacité d une méthode d analyse, dans un domaine d application défini, à fournir une valeur d information ou des résultats proportionnels à la quantité d analyte à doser dans l échantillon. Le plan A de la norme T 90-210 permet d évaluer une fonction d étalonnage dans un domaine considéré par un test d adéquation ou une comparaison. L un des tests statistiques compare l erreur du modèle observée par rapport à l erreur expérimentale observée et le test de comparaison défini si les biais observés sur chaque étalon analysé sont acceptables à partir des Ecarts Maximaux Acceptables (EMA) fixé par l examinateur pour chaque étalon. Dans notre cas, nous utiliserons un test statistique d adéquation (le test de Fischer) : où nous comparerons l erreur du modèle observée par rapport à l erreur expérimentale observée car il ne nous a pas été imposé d hypothèses préalables. Deux tests statistiques sont recommandés avant de valider totalement le plan : 25
un test de Cochran qui permet de vérifier si les variances, obtenues à partir des répétitions de chaque solution étalon, sont homogènes. un test de Grubbs qui permet de vérifier l absence de points aberrants. La norme préconise la réalisation de minimum cinq gammes d étalons constituées de cinq niveaux de concentrations différents. Afin de conserver l indépendance des mesures, chaque gamme étalon doit être préparée par des solutions étalons réalisées indépendamment les unes des autres. Pour notre étude, nous utiliserons les données brutes de chaque signal (l absorbance), et la courbe d étalonnage représentera le signal reçu en fonction de la concentration des étalons. Notre gamme d étalonnage sera réalisée comme pour les expériences précédentes, elle comprendra donc 6 étalons de 0,1 µg/l à 5 µg/l ainsi qu un blanc réactif pour évaluer l apport des réactifs en mercure. b) Etude d une limite de quantification présupposée par la méthode L objectif est de vérifier qu une limite de quantification présupposée (LQ) est acceptable dans une matrice considérée. La LQ étant la plus petite concentration de l analyte pouvant être quantifiée avec une incertitude acceptable, dans les conditions expérimentales décrites de la méthode. Nous commencerons par évaluer la limite de quantification de l appareil, avant d évaluer la limite de quantification sur les badges Hopcalite. Statistiquement, il s agira de s assurer de l exactitude de la LQ présupposée par rapport à un EMA de 60 % de la LQ. Pour l étude de ces limites, nous évaluerons comme LQ la valeur de 0,1 µg/l pour l appareil ensuite 5 capsules seront contaminés avec une quantité d analyte qui correspond à la limite de quantification choisie (ici 1 µg/l soit 0,05 µg de mercure déposé et désorbé dans 50 ml afin d essayer de minimiser l effet de la contamination initiale des badges). Nous avons choisi une limite de quantification qui peut sembler élevée pour les badges, nous ne voulions pas prendre le risque de faire une erreur en choisissant une LQ trop faible surtout que le fabriquant indique une contamination initiale en mercure des badges pouvant aller jusqu à 0,8 µg/l. Comme, il a été décidé de faire analyser un blanc badge pour chaque série d analyse, on pourra facilement palier à ce problème (sous réserve de l homogénéité des badges dans un lot). Les analyses nécessaires à la validation de la LQ seront réalisées sur 5 prises d essais dans des conditions de fidélité intermédiaire avec deux réplicats d analyse. Puis des tests statistiques seront effectués à partir des valeurs d informations. c) Etude des rendements Cette étape correspond à l étude du rendement, elle a pour but de caractériser l influence de l étape de préparation lorsque celle-ci n est pas prise en compte dans l étude de la fonction 26
d étalonnage et de comparer le rendement moyen à un intervalle de plus ou moins 10 %. Elle impose au minimum deux niveaux d ajouts dans le domaine d application de la méthode ayant au minimum 5 répétitions avec deux réplicats. Ces solutions sont réalisées en milieu matriciel (donc sur badge d Hopcalite). Pour le rendement de minéralisation du mercure particulaire prélevé sur filtre nous avons procédé différemment. A partir d un sédiment (PACS-2) marin contaminé au mercure nous souhaitons déposer, sur un filtre fibres de quartz utilisé pour l échantillonnage actif, une quantité connue de mercure et observer après désorption avec l acide nitrique et analyse par CV-AAS si on retrouve au moins 80 % du mercure déposé. Le sédiment utilisé provient du Canada, c est un sédiment artificiel constitué de plusieurs métaux traces dont les concentrations sont connues avec précision (matériau de référence certifié). La concentration en mercure est égale à 3,04 ± 0,20 mg/kg. Après avoir été collecté à Esquimalt (Canada) le sédiment a été séché, filtré et homogénéisé avant d être irradié pour limiter l activité biologique. Cette étude du rendement sera réalisée sur les deux types d échantillonneurs. Sur les badges Hopcalite nous effectuerons quatre ajouts : 1 µg/l, 5 µg/l, 20 µg/l, puis un ajout de 30 µg/l. Sur les filtres en fibre de quartz nous effectuerons trois ajouts à 5 µg/l, 15 µg/l et un dernier à 30 µg/l. Le choix des différents ajouts pour le badge passif repose sur un intervalle encadrant la VME, il représente 0,1 et 3 fois la VME si le badge est exposé 8 heures. Pour l échantillonnage actif, les concentrations testées correspondent à 25 et 150 % de la valeur OMS (1 µg/m 3 ) pour un échantillonnage de 8 heures à 2 L/min. Préparation des échantillons sur filtre Placer un filtre dans une cassette en plastique utilisée pour l échantillonnage actif Peser sur le filtre une quantité connue de sédiment marin pour obtenir après désorption 5 µg/l, 15 µg/l, et 30 µg/l) Fermer la cassette de manière à ce qu elle soit étanche Ajouter 5 ml d acide nitrique dans la cassette pour la mise en solution du mercure Laisser agir 24 h après un passage d une demi-heure aux ultrasons Vider ensuite la cassette en faisant attention de tout récupérer Ajouter un volume d eau distillé nécessaire pour atteindre une solution finale d environ 50 ml Filtrer la solution Analyser d) Etude de l exactitude à la valeur moyenne d exposition L étude de l exactitude a pour intérêt de vérifier l exactitude de la méthode, elle porte sur l évaluation de la fidélité intermédiaire et du biais par rapport à des valeurs qui servent de 27
référence. Elle est vérifiée sur des échantillons de valeur de référence certifiée et selon un EMA issue d une exigence réglementaire, normative ou fixée (par le client ou le laboratoire). Cette étape sera réalisée uniquement sur les filtres en fibre de quartz en y déposant le sédiment contaminé au mercure car nous sommes dans l incapacité de créer une atmosphère contaminée en mercure et il nous est impossible de déposer du sédiment sur les badges : nous n avons donc pas de moyen simple de réaliser une contamination connue sur les badges, indépendamment des solutions utilisées pour l étalonnage de notre matériel analytique. Pour estimer l incertitude de la méthode l EMA sera fixé à 25 % pour l ajout à 5 µg/l et 20 % pour les ajouts à 15 µg/l et 30 µg/l. 3. Résultats et discussions Valeur critique au risque de 5% Valeur critique au risque de 1% Valeur Test Grubbs pour la plus grande valeur Valeur Test Grubbs pour la plus petite valeur a) Etude de la fonction d étalonnage Test de Grubbs pour 1 valeur aberrante 0.1 µg/l 0.5 µg/l 1 µg/l 2 µg/l 4 µg/l 5 µg/l 1,715 1,715 < 1,719 < 1,764 DOUTEUX 0,821< 1,715 ACCEPTÉ Tableau VII : Test simple de Grubbs 1,414< 1,715 ACCEPTÉ 0,707< 1,715 ACCEPTÉ 1,647< 1,715 ACCEPTÉ 0,859< 1,715 ACCEPTÉ 1,764 1,243< 1,715 ACCEPTÉ 1,145< 1,715 ACCEPTÉ 1,067< 1,715 ACCEPTÉ 1,307< 1,715 ACCEPTÉ 1,37< 1,715 ACCEPTÉ 0,957< 1,715 ACCEPTÉ Test de Grubbs pour 2 valeurs aberrantes 0.1 µg/l 0.5 µg/l 1 µg/l 2 µg/l 4 µg/l 5 µg/l Valeur critique au 0.009 risque de 5% Valeur critique au 0.0018 risque de 1% Valeur test pour les 2 plus grandes 0.025> 0.009 ACCEPTE 0.333> 0.009 ACCEPTE 0.15> 0.009 ACCEPTE 0.234> 0.009 ACCEPTE 0.614> 0.009 ACCEPTE 0.029> 0.009 ACCEPTE valeurs Valeur test pour les 2 plus petites 0.655> 0.009 ACCEPTE 0.583> 0.009 ACCEPTE 0.919> 0.009 ACCEPTE 0.149> 0.009 ACCEPTE 0.149> 0.009 ACCEPTE 0.443> 0.009 ACCEPTE valeurs Tableau VIII : Test double de Grubbs 28
Grandeurs retrouvées Sources de variation LASEM Somme des carrés écart Test statistique d adéquation : Fischer Degrés de liberté Variances Critère calculé Valeur critique au risque α = 1% Modèle 0,03 6 0,005 1,714 3,667 Expérimentale 0,07 24 0,0029167 Totale 0,09 30 Critère calculé (1.714) < Valeur critique au risque =1% (3.667) La fonction d'étalonnage est considérée comme acceptable dans le domaine étudié. L'erreur du modèle est négligeable par rapport à l'erreur expérimentale observée Tableau IX : Validation de la fonction d étalonnage Figure 8 : Validation de la fonction d étalonnage 6 5 4 3 2 1 0 Grandeurs retrouvées par rapport à concentrations réelles y = 1x - 4E-05 R² = 0,9997 0 2 4 6 Concentrations réelles Figure 9 : Droite des grandeurs retrouvées en fonction des concentrations réelles 29