Manuscrit - laboratoire PROTEE - Université du Sud - Toulon - Var

L’interaction entre la MON dissoute (MOND) et les métaux est étudiée depuis les années 1960
(Good et al., 1966 ; Stumm et al., 1970). Différentes méthodes analytiques incluant principalement la
voltamétrie (ASV), la potentiométrie et les électrodes sélectives (ISE), l’échange ionique, la
séparation par dialyse, l’ultrafiltration (Florence & Batley, 1980 ; Buffle, 1988 ; Plaza et al., 2005 ;
Aksuner et al., 2008) ont été appliquées aux études de la complexation métallique par la MON.
Le « quenching de fluorescence », signifiant l’extinction de la fluorescence, est un phénomène
physique qui permet d’analyser la propriété complexante de la MOND avec des molécules connues
ou inconnues (Ryan & Weber, 1982 ; Cabaniss & Shuman, 1986 ; Antelo et al., 1998 ; Elkins &
Nelson, 2001 ; Plaza et al., 2005 ; Zhao & Nelson, 2005), des échantillons naturels dans les milieux
aquatiques (Cabaniss & Shuman, 1986 ; Hering et Morel, 1989 ; Lu & Jaffé, 2001 ; Baker, 2005) ou
dans les sols (Senesi et al., 1993 ; Cabaniss, 1992 ; Chen et al., 2003 ; Plaza et al., 2005a ;
Hernández et al., 2006 ; Esteves da Silva et al., 2006), voire même certaines fonctions biologiques
(Zhang et al., 2008). A partir de Ryan et Weber (1982), le traitement des mesures de fluorescence en
fonction de la concentration de métal permet d’atteindre la constante de complexation et la
concentration en sites. C’est une méthode rapide et qui possède également l’avantage de mesurer
l’état de spéciation de la MOND. Elle est donc complémentaire des autres méthodes qui mesure
généralement une ou plusieurs espèces chimiques du métal.
Ce chapitre décrit tout d’abord le principe de la complexation et son rôle dans l’environnement, puis
le principe et le calcul du quenching de fluorescence. La technique du quenching de fluorescence
sera appliquée en mesurant une MEEF après chaque ajout de métal. L’ensemble des MEEF sera
alors traité par PARAFAC. Les constantes de complexation et les capacités complexantes de chaque
fluorophore seront modélisées par le logiciel de modélisation non linéaire « PROSECE » (Garnier et
al., 2004).
V.A La complexation MON-M
La complexation entre la MOND et les métaux joue un rôle central dans la distribution et la circulation
des ions métalliques dans de nombreux milieux naturels comme les rivières (Cabaniss & Schuman,
1988 ; Zhao & Nelson, 2005), les sols (Provenzano et al., 2004 ; Plaza et al., 2005a et b ; Claret et al.,
2005 ; MacDonald et Hendershot, 2006), les eaux de mer (Van den Berg, 1982, 1984 ; Louis et al.,
2009 ; Millero et al., 2009), les estuaires (Louis et al., 2009). En particulier, les réactions de
complexation sont connues pour être responsables de la sélectivité biologique vis-à-vis des ions
métalliques qui servent d’intermédiaires pour la plupart des processus vitaux comme par exemple
maintenir la structure 3D de macromolécules cellulaires, ou encore permettre le transport d’éléments
essentiels à travers des membranes cellulaires (Buffle, 1988). Selon Weber (1988), même si la
complexation entre la MOND et les métaux n’éclaicira pas la composition du mélange dans la MON,
il est très important de l’étudier pour connaître de la réactivité, toxicité ou les capacités de transport
des ions métalliques dans les environnements aquatiques à des fins prédictives.
Le schéma Figure 81 présente les différentes formes chimiques d’un ion métallique dans un milieu
aquatique naturel. L’ion peut se complexer avec des molécules, quelles soient inorganiques ou
organiques comme les carbonates, les nitrates, les chlorures ou encore de l’EDTA ou de l’acétate (1).
Il peut aussi se complexer avec des macromolécules organiques comme la MON (2) qui elle même
peut être en équilibre avec des complexes macromoléculaires suivant les conditions
physico-chimiques du milieu (8). Le complexe entre l’ion métallique et les macromolécules
organiques peut être absorbé puis rejeté par les organismes vivants comme les algues ou les planctons
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