Or - Université du Sud - Toulon - Var

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Or - Université du Sud - Toulon - Var

Université du Sud: Toulon- Var

Faculté des Sciences et Techniques

Projet M1 CHArMe

Transport des éléments métalliques

par le fleuve de l’Eygoutier dans la

rade de Toulon

Le 25 avril 2010

Etudiants M1 CHARME 2009-2010

PROTEE


Introduction:

Appel d’offre: la détection et le suivie de l’évolution des métaux traces le

long de l’Eygoutier jusqu’à son embouchure dans la mer de Méditerranée.

◦ L’identification des sources des contaminants métalliques (Cd, Cu, Pb, Zn) sur les bassins

versants,

◦ Des mécanismes de transferts depuis le sol ou la surface du sol vers les cours d'eau

Les différentes études précédentes:

◦ des concentrations faibles en périodes de basses eaux,

◦ des concentrations fortes en périodes de crues,

Notre projet: Suivie de l’évolution de la teneur en Cd, Pb et Cu le long de

l’Eygoutier en établissant une relation avec la matière organique.

En effet, l’étude des éléments dissous et particulaires.

◦ l’AAS et COP pour la fraction particulaire

◦ l’ASV et COD pour la fraction de matière dissoute.

◦ Fluorescence 3D & 2D.


Situation d’étude : L’Eygoutier

Petite rivière de 15 km du sud-est

de la France

Roches carbonatées

Bassin 70 km 2

9 communes: urbaine, agricole,

industrielle


Situation d’étude : Les prélèvements

SLG

Lieu Type Quantité Récipient Détails

Sédiment 449,4g

LC1,LC2

407,4g , 355,9g

LCB

Pont de la

Clue

Laisse de crue

141,9g

Barquette en aluminium

Laisse de crue sur le

muret en béton

E1,E2 Eau douce 2L , 2L Flacons d’1L en HDPE Duplicata

LCH,LCR

Lycée

Dumont

Laisse de crue 539,5g , 586,2g Barquette en aluminium Duplicata

E’ Eau douce 2L Flacons d’1L en HDPE

ES1,ES2

2L , 2L Flacons d’1L en HDPE Duplicata en surface

EP

Sortie

Eygoutier

Eau de mélange

2L Flacons d’1L en HDPE

Prélèvement en

profondeur

RS1, RS2

2L Flacons d’1L en HDPE

RP

Milieu de la

Grande rade

Eau de mer

2L Flacons d’1L en HDPE

B Pleine mer 2L Flacons d’1L en HDPE

Prélèvement en

surface

Prélèvement en

profondeur


Prélèvement de laisse de crue

Prélèvement d’eau de mer

Prélèvement d’eau douce


Traitements

Filtration

Filtre en acétate de

cellulose(0,45 µm), kit en

plastique, pour les analyses

des métaux

Filtre en fibre de verre(0,7

µm), kit en verre, pour les

analyses du carbone

Kits de filtration


Traitements

Minéralisation

Préparer des échantillons solides à des analyses GFAAS

Solution d’eau régale (HNO 3/HCl 1:3 v/v)

Extraction aux µ-ondes

Conservation:

Bombes de minéralisation

Azidification (+NaN 3) des échantillons pour des analyses du carbone

Acidification des échantillons pour des analyses des métaux


Techniques analytiques

I. Analyse de la fraction dissoute:

a) COD (Carbone Organique Dissout):

Principe:

MOND 680° C CO 2

+HCl

Carbonates CO 2

Purge

Calibration par des solutions de glucose

IR

[NPOC]


Techniques analytiques

b) ASV (Anodic Stripping Voltammetry)

Principe:

Détermination des concentrations par ajouts dosés


Techniques analytiques

b) ASV (Anodic Stripping Voltammetry)

Principe:

Dépôt: E= -1,1 V, 300 s, avec agitation

Formation d’amalgame :M 2+ => M(Hg)

Equilibration: homogénéisation

de l’amalgame, sans agitation

Mesure:

E: de -1,1V à 0,05 V

Libération des cations

Mesure du courant

Cd 2+

Cu 2+

Pb 2+

Zn 2+

Détermination des concentrations par ajouts dosés


Techniques analytiques

b) ASV (Anodic Stripping Voltammetry)

Principe:

Dépôt: E= -1,1 V, 300 s, avec agitation

Formation d’amalgame :M 2+ => M(Hg)

Equilibration: homogénéisation

de l’amalgame, sans agitation

Mesure:

E: de -1,1V à 0,05 V

Libération des cations

Mesure du courant

Cd 2+

Cu 2+

Pb 2+

Zn 2+

Détermination des concentrations par ajouts dosés


Techniques analytiques

II. Analyse de la fraction particulaire:

a) COP (Carbone Organique Particulaire)

Principe:

MON 1800° C CO 2

Calibration par l’acétate de cellulose

IR

[COP]total


Techniques analytiques

b) GF-AAS (Graphite Furnace -Atomic Absorption Spectroscopy)

Détection limite:


Techniques analytiques

III. Fluorescence


Résultats obtenus

I. Pesée:

a) Matière en suspension (MES)

MES > 0,45µm

50

45

40

35

30

25

20

15

10

5

0

Déterminée par mesure en masse des filtres.

E2

La quantité de matière en suspension de différentes tailles

E1

E'

ES2

ES1

EP

RS2

RS1

MES 0,70 µm

MES 0,45µm

Sens de l’écoulement

RP

B

300

250

200

150

100

50

0

MES >0,70 µm


Résultats obtenus

I. Pesée:

b) Suivie de l’évaporation des échantillons solides

Masse de l'échantillon (g)

650

550

450

350

250

150

50

Mesures en masse quotidiennes des échantillons

Suivie de l'évaporation des échantillons solides et taux d'humidité

LC1 SLG LCH LCR LCB LC2 taux d'humidité

LC1 SLG LCH LCR LCB LC2

24-févr 25/2 9h00 26/2 9h18 01-mars 04-mars

50

45

40

35

30

25

20

15

10

5

0

Taux d'humidité (%)


Résultats obtenus

I. Pesée:

c) Granulométrie

100%

90%

80%

70%

60%

50%

40%

30%

20%

10%

0%

Granulométrie des échantillons solides

LC1 SLG LCb LCh

2000


Profondeur (m)

Résultats obtenus

II. Mesures par sondes:

pH

4,5

7,9

0

8 8,1 8,2 8,3 8,4

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

Variation du pH en profondeurs

M11 M12 M13

Profondeur (m)

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

Variation de la salinité en profondeurs

0 5 10 15

Salinité

20 25 30 35 40

M11 M12 M13


Résultats obtenus

II. Mesures par sondes:

Profondeur (m)

12 12,2 12,4 12,6

Température (°C)

12,8 13 13,2 13,4 13,6

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

Variation de la température en profondeurs

M11 M12 M13


Résultats obtenus

II. Fraction particulaire

COP: Analyse des filtres GF 0,7µm

GFAAS: Analyse des minéralisats des filtres.


Résultats obtenus

II. Fraction particulaire

Teneur en COP des échantillons solides et liquides

Teneur en C particulaire (mgC/L filtré)

0,4

0,35

0,3

0,25

0,2

0,15

0,1

0,05

0

Teneur en C particulaire (mgC/Lfiltré) % en masse (%w/w)

Blanc RS1 RP EP ES1 E' SLG LC1

6

5

4

3

2

1

0

% C particulaire en masse (%w/w)


Résultats obtenus

II. Fraction particulaire

Teneur en élément par unité de masse (µg/g)

1800

1600

1400

1200

1000

800

600

400

200

0

Teneur en élément trace particulaire par unité de masse

d'échantillon

[Pb] [Cu]

SLG LC1 LCB LCH F E1 F E' FES1


Résultats obtenus

II. Fraction particulaire

Teneur en éléments traces (µg/g)

1800

1600

1400

1200

1000

800

600

400

200

0

[Pb] [Cu] % masse COP teneur en Cparticulaire (mg C/L)

SLG LC1 F E' FES1

6

5

4

3

2

1

0

Concentration COP (% w/w ou mg C/L)


Résultats obtenus

III. Fraction dissoute

COD: Analyse des eaux & comparaison avec la salinité

ASV: Analyse des mêmes eaux, simultanément des

métaux traces


{NPOC] (mg/L)

Résultats obtenus

III. Fraction dissoute

4,5

4,0

3,5

3,0

2,5

2,0

1,5

1,0

0,5

0,0

Concentration en NPOC

C dissous Salinité

Sens de l’écoulement

Blanc RS1 RS2 RP EP ES1 ES2 E' E1 E2

40,0

35,0

30,0

25,0

20,0

15,0

10,0

5,0

0,0

Salinité


Résultats obtenus

III. Fraction dissoute

Teneur en métaux dissous (g/L)

1E-08

1E-08

1E-08

8E-09

6E-09

4E-09

2E-09

0E+00

Teneur en élément trace dissous de l'Eygoutier en mer

Cd Pb

Cu

Sens de l’écoulement

Blanc Blanc bis RP RS1 EP ES1 E'


Résultats obtenus

III. Fraction dissoute

Teneur en Cd, Pb dissous (g/L)

1E-09

8E-10

6E-10

4E-10

2E-10

0E+00

Teneur en élément trace dissous de l'Eygoutier en mer

Cd

Pb

Cu

Sens de l’écoulement

Blanc Blanc bis RP RS1 EP ES1 E'

1E-08

1E-08

1E-08

8E-09

6E-09

4E-09

2E-09

0E+00

Teneur en Cu dissous (g/L)


Résultats obtenus

III. Fraction dissoute

Concentration en métaux (g/L)

1,40E-08

1,20E-08

1,00E-08

8,00E-09

6,00E-09

4,00E-09

2,00E-09

0,00E+00

C dissous Cd Pb Cu

Sens de l’écoulement

E' ES1 EP RS1 RP Blanc

1,60E+00

1,40E+00

1,20E+00

1,00E+00

8,00E-01

6,00E-01

4,00E-01

2,00E-01

0,00E+00

concentration en NPOC (mg/L)


Résultats obtenus

IV. Fluorescence

Spectre 3D


Résultats obtenus

IV. Fluorescence

Spectre 3D


Résultats obtenus

Intensité de Fluorescence à λex 275 nm

IV. Fluorescence

400

350

300

250

200

150

100

50

Spectre 2D: λ ex = 275 nm

E1 E2 E' EP ES1 ES2 RP RS1 RS2

0

250 300 350 400 450 500 550 600

λ em (nm)


Résultats obtenus

Intensité de fluorescence

IV. Fluorescence

300

250

200

150

100

50

0

Spectre 2D: λ ex = 275 nm

IF à λEm 450 nm, λex 275nm salinité [COD] mg/L

E1 E2 E' ES1 ES2 EP RP RS1 RS2

40

35

30

25

20

15

10

5

0

Salinité et [COD] (mg/L)


Résultats obtenus

IV. Fluorescence

Intensité de fluorescence

Spectre 2D: λ ex = 275 nm

350

300

250

200

150

100

50

Variation de l'intensité de fluorescence en fonction de [COD]

R² = 0,96

0

0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5

[NPOC] (mg/L)


Etude budgétaire

Analyses/opérations Quantité

Prix par unité

(TTC) (€)

Total (€)

AAS 3x7 24 504

ASV 7 36 252

COD 10 24 240

Fluorescence 10 24 240

Minéralisation 8 25 200

MES 20 12 240

COP 8 24 192

Location bateau 1 360 360

Carburant bateau

Prélèvement mer 1 120 120

Prélèvement sol 1 239 239

Total 2587


Conclusion

Transport des métaux:

Cd: en forme dissoute, en petite quantité

Pb: origine agricole et industrielle,

o Abondant dans l’eau douce, insoluble dans l’eau de mer

Cu: origine agricole et industrielle

o Concentration élevée

o Liée à la matière organique

Perspective:

Aborder la spéciation

Caractérisation & modélisation de la matière organique

Campagne de prélèvement


Bibliographie

(s.d.). Consulté le Avril 12, 2010, sur Wikipedia:

http://en.wikipedia.org/wiki/Lead(II)_chloride

A.M. Gavriil, M.O.Angelidis. (2005). Metal and organic carbon distribution in

water column of a shallow enclosed Bay at the Aegean Sea Archipelago:

Kalloni Bay, island of Lesvos, Greece. Estuarines, Coastal an Shelf Science .

Michael J.Scoullos, Aikaterini Sakellari, Konstantina Gianopoulou, Vassiliki

Paskevopoulou, Manos Dassenakis. (2007). Dissolved and particulate trace

metal levels in the Saronikos Gulf, Greece, in 2004. The impact of the primary

Wastewater Treatment Plant of Psittalia. Desallination .

NICOLAU, R. (2005). Caractérisation et quantification des transferts dus aux

petites rivières côtières méditerranéennes. Thèse de doctorat .

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