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Chimie de l’air et de l’eau

METHODES D’ANALYSE

Pourquoi faire des analyses ?

Station d’épuration

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Qui?Sociétés de production d’eau

Laboratoires de services

Sociétés de production d’énergie

Usines de production

Sociétés de traitement des déchets

Quoi?Eau potable, eau de rejet, sols, boues,

surveillance de l’air, matériaux divers

(peintures, plastiques, pneus, …)

Pourquoi?Législation - contrôle des émissions

toxiques, prévention des pollutions,

recyclage, sécurisation des rejets…

Pourquoi faire des analyses ?

Analyses environnementales: qui, quoi, pourquoi?

Situation normale Situation douteuse Situation anormale

eau normale eau pollué eau fortement

polluée

SO42- (mg/l) < 20 20 à 120 > 120

PO42- (mg/l) <300 300 à 500 > 500

NO2- (mg/l) < 0,01 0,01 à 0,1 > 1

NH4+ (mg/l) < 0.01 0,01 à 0,1 > 1

Oxydabilité > 2 2 à 3 3 à 6

(mg/l O2)

DBO5 < 1 3 à 6 > 6

(mg/l O2)

Indicateurs chimiques de qualité des eaux de surface(source : DROUART Eric, VOUILLAMOZ Jean-Michel, Alimentation en eau potable des populations menacées, Action contre la faim, Hermann éditeurs, 1999, paris)

Pourquoi faire des analyses ?

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Chap I : Analyse et Environnement

Chap II : Méthodes Spectrométriques

Chap III : Méthodes Electrochimiques

Chap IV : Méthodes Séparatives

Chap I : ANALYSE ET ENVIRONNEMENT

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I. Instrumentation analytique

II. Echantillonnage

III. Propriétés d’une méthode d’analyse

Introduction

SOURCECréation

d'événements

ANALYSEURFiltrage et/ou classement

des événements

DETECTEURLecture

des événements

MICRO-ORDINR

Traitementdes données

Exemple de la spectrométrie de masse :

- La source ionise les molécules à analyser,

- L’analyseur sépare les ions en fonction de leur rapport m/z,

- Le détecteur transforme les courants d’ions en signaux électriques.- Un logiciel complexe permet l'exploitation du signal sous plusieurs formes.

I. Instrumentation analytique

I. Instrumentation analytique

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II. Méthodologie

II. Méthodologie

II.1 Analyte

a) Définition

- Analyte : Constituants à doser

- Matrice : Ensemble des constituants

concentration % terme utilisé

10 à 100 majeurs

1 à 10 secondaires

0,1 à 1 mineurs

0,0001 à 0,1 traces

< 0,0001 ultratraces

masse kg, g, mg, µg, ng, pg, fg

concentration mol/L

molalité g/L,mg/L, µg/L …

pour-cent (%) 1 dans 100

pour-mille (%o) 1 dans 1000

ppm (partie par million) 1 dans 106

ppb (partie par milliard) 1 dans 109

ppt (partie par trillard) 1 dans 1012

ppq (partie par

quintillion)1 dans 1015

unitées

II. Méthodologie

II. Méthodologie

II.1 Analyte

a) Définition

b) Quantité

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Gaz Liquide Solide

II. Méthodologie

II. Méthodologie

II.1 Analyte

a)

Définition

b) Quantité

c) Milieux

GazEx : Dosage des NOx (NO + NO2) dans les fumées (circulation auto., centrales therm.)

LiquideEx : Dosage des nitrates (NO3

-) dans l'eau de distribution urbaine.

SolideEx : Dosage du mercure dans un sédiment.

II. Méthodologie

II. Méthodologie

II.1 Analyte

a)

Définition

b) Quantité

c) Milieux

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II. Méthodologie

II. Méthodologie

II.2 Echantillonnage

Un mauvais prélèvement …

… peut entraîner de grandes interrogations par la suite

II. Méthodologie

II. Méthodologie

II.2 Echantillonnage

Un bon prélèvement …

… garantit une grande fiabilité des résultats.

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II. Méthodologie

II. Méthodologie

II.2 Echantillonnage

a) Mode de prélèvement

air

pompage

Container en verre

manomètre

Gaz Liquide Solide

- Prélèvement instantané

- Prélèvement composite

- Prélèvement avec concentration

II. Méthodologie

II. Méthodologie

II.2 Echantillonnage

a) Mode de prélèvement

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II. Méthodologie

II. Méthodologie

II.2 Echantillonnage

a) Mode de prélèvement

b) Conservation du prélèvement

II. Méthodologie

II.2 Echantillonnage

a) Mode de prélèvement

b) Conservation du prélèvement

c) Traitement de l’échantillon

II. Méthodologie

- Dilution ou concentration

- Minéralisation

- Extraction

- Mise en solution

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II. Méthodologie

II.3 Analyse

a) Mesure à effectuer

II. Méthodologie

Analyse moléculaire

Analyse élémentaire

Analyse isotopique

II. Méthodologie

II.3 Analyse

a) Mesure à effectuer

b) Choix de la technique

II. Méthodologie

Spectrométrie

Spectrophotométrie d'absorption moléculaire UV-visible, IR, Fluorimétrie

Spectrométrie d'absorption atomique (AA)Spectrométrie d'émission de flamme (EF)

Spectrophotométrie d'émission de plasma à couplage inductif (ICP-AES)

ElectrochimieConductimétrie

Potentiométrie, électrodes ioniques spécifiques(Polarographie, redissolution anodique)

ChromatographieChromatographie en phase gazeuse (CPG)

Chromatographie liquide haute performance (CLHP)Chromatographie ionique (CI)

Spectrométrie de masseet méthodes couplées

SMICP-SM, CPG-SM, CLHP-SM

Radioactivité

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II. Méthodologie

II.3 Analyse

a) Mesure à effectuer

b) Choix de la technique

II. Méthodologie

II. Méthodologie

Exemples d’analyse

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II. Méthodologie

II.3 Analyse

a) Mesure à effectuer

b) Choix de la technique

c) Analyses sur site et

analyses au laboratoire

II. Méthodologie

II. Méthodologie

II.3 Analyse

a) Mesure à effectuer

b) Choix de la technique

c) Analyses sur site et

analyses au laboratoire

d) Choix du protocole

II. Méthodologie

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(ASTM :American Standard Methods)

II. Méthodologie

Exemples de normes AFNOR

II. Méthodologie

II.3 Analyse

a) Mesure à effectuer

b) Choix de la technique

c) Analyses sur site et

analyses au laboratoire

d) Choix du protocole

II. Méthodologie

Différentes méthodes de dosage :

- Etalonnage directe

- Etalonnage étalon interne

- Méthode des ajouts dosées

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II. Méthodologie

II. Méthodologie

Différentes méthodes de dosage :

- Etalonnage directe

II. Méthodologie

II. Méthodologie

Différentes méthodes de dosage :

- Etalonnage directe

- Etalonnage étalon interne

Sx/Si

Cx

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II. Méthodologie

II. Méthodologie

Différentes méthodes de dosage :

- Etalonnage directe

- Etalonnage étalon interne

- Méthode des ajouts dosées

!!!!!!!!!!

Cx!+ajout!1!

Concentrations!

Réponse!de!l’appareil!de!

mesure!

!!

Réponsex!

Cx!

Cx!+ajout!2! Cx!+ajout!3! ²Cx!+ajout!4!

Rx+ajout1!

Rx+ajout2!

Rx+ajout3!

Rx+ajout4!

A!

a!:!pente!de!la!droite!

II. Méthodologie

II.4 Traitement des données

II. Méthodologie

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Echantillonnage

Concentration

Conservation

Récupération

Analyse de l’échantillon

Qualitative Quantitative

Réalisation de standards

III. Propriétés d’une méthode d’analyse

III.1 Spécificité et Sélectivité

III. Propriétés d’une méthode d’analyse

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III. Propriétés d’une méthode d’analyse

III.1 Spécificité et Sélectivité

III.2 Justesse

III. Propriétés d’une méthode d’analyse

III. Propriétés d’une méthode d’analyse

III.1 Spécificité et Sélectivité

III.2 Justesse

III.3 Précision

III. Propriétés d’une méthode d’analyse

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III. Propriétés d’une méthode d’analyse

III.1 Spécificité et Sélectivité

III.2 Justesse

III.3 Précision

III. Propriétés d’une méthode d’analyse

Juste ou/et Précis

III. Propriétés d’une méthode d’analyse

III.1 Spécificité et Sélectivité

III.2 Justesse

III.3 Précision

III.4 Linéarité

III. Propriétés d’une méthode d’analyse

Signal

Quantité

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III. Propriétés d’une méthode d’analyse

III.1 Spécificité et Sélectivité

III.2 Justesse

III.3 Précision

III.4 Linéarité

III.5 Sensibilité

III. Propriétés d’une méthode d’analyse

Signal

Quantité

III. Propriétés d’une méthode d’analyse

III. Propriétés d’une méthode d’analyse

III.1 Spécificité et Sélectivité

III.2 Justesse

III.3 Précision

III.4 Linéarité

III.5 Sensibilité

III.6 Limites de détection et de quantification

A et B ont même la sensibilité mais pas la même limite de détection

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Signal

Quantité

III. Propriétés d’une méthode d’analyse

Evolution du signal en fonction de la quantité

III. Propriétés d’une méthode d’analyse

III.1 Spécificité et Sélectivité

III.2 Justesse

III.3 Précision

III.4 Linéarité

III.5 Sensibilité

III.6 Limites de détection et de quantification

III.7 Rapport signal/bruit

III. Propriétés d’une méthode d’analyse

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III. Propriétés d’une méthode d’analyse

Amélioration du rapport Signal/Bruit

III. Propriétés d’une méthode d’analyse

III.1 Spécificité et Sélectivité

III.2 Justesse

III.3 Précision

III.4 Linéarité

III.5 Sensibilité

III.6 Limites de détection et de quantification

III.7 Rapport signal/bruit

III.8 Stabilité et Robustesse

III. Propriétés d’une méthode d’analyse

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III. Propriétés d’une méthode d’analyse

Evolution de la concentration en fonction du temps

Conclusion

Prélèvement et

préparation : 60%

Analyse : 20%

Rapport : 20%

Répartition du temps

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Conclusion

Le but de l’analyste est de trouver la meilleure méthode pour répondre

au problème analytique posé.

La méthode retenue représente, en général, un compromis entre la

précision, le couts et la rapidité.

Le rôle de l’analyste n’est pas seulement d’obtenir des résultats

indiscutables, il doit aussi dialoguer avec l’hydrologue, le chimiste,

etc….