Mesurer les éléments traces

La croûte terrestre est composée de 88 éléments naturels. Huit d’entre-eux, les éléments dits majeurs, représentent 99 % du total. Les éléments traces constituent le pourcent restant.

Ces éléments traces d’origine naturelle ou liée aux activités humaines, peuvent être potentiellement toxiques, notamment lorsqu’ils sont accumulés. L’évaluation de leurs niveaux de concentration dans l’environnement est donc nécessaire pour contrôler ou maintenir la qualité des sols, des produits organiques, des eaux et des rejets industriels... En matière d’environnement, différentes réglementations définissent des seuils de concentration garantissant une certaine innocuité des éléments traces métalliques. Les enjeux environnementaux et économiques liés au dépassement de ces seuils pouvant être considérables, il est important que le contrôle de la conformité soit réalisé selon des méthodes analytiques robustes, sensibles et sélectives. Celles ci sont souvent normalisées.

Les méthodes de spectrométrie par couplage ICP-AES1 et ICP-MS² sont les plus employées dans le domaine de l’environnement, notamment en raison de leur rapidité, de leur sélectivité ainsi que de leur sensibilité.

Ces deux méthodes imposent que l’identification, la détection et le dosage des éléments traces soient réalisés sur une matrice liquide. Les échantillons solides demandent donc une étape préalable de mise en solution des éléments. Elle est réalisée par dissolution à l’aide d’acides (acide fluorhydrique, eau régale…), de mélanges oxydants, ou bien encore par extraction solide-liquide (lixiviation). Les conditions de préparation de ces échantillons, broyage, mise en solution ont un rôle fondamental sur la pertinence des résultats.

Dosage par ICP-AES

Cette technique de détection et de quantification, la plus couramment utilisée par les laboratoires, se base sur l’analyse des spectres d’émission des atomes. En effet, lorsque l’on apporte de l’énergie à un atome son état énergétique est modifié. Dès que l’excitation cesse, l’atome retrouve son état fondamental. Ce retour est caractérisé par la restitution de l’énergie reçue, lors de l’excitation initiale, sous la forme d’un rayonnement électromagnétique spécifique de l’atome considéré. Lors d’une analyse par ICP-AES, un plasma de gaz rare (ICP), gaz ionisé mais électriquement neutre, est utilisé pour l’excitation des atomes.

Dosage par ICP-MS

Cette technique d'identification et de dosage se base sur la masse des isotopes. La première étape de l'analyse est identique à la précédente, ionisation des atomes consécutive à la traversée d'un plasma. La séparation des ions est effectuée, le plus fréquemment dans un filtre quadripolaire, en fonction de leurs rapports masse sur charge. Un détecteur traduit le flux d'ions perçu en courrant électrique, dont l'intensité est proportionnelle à la quantité d'ions détectée.

Actuellement, Afin de garantir la fiabilité de ses résultats, le Laboratoire AUREA dose les métaux en ICP-AES, à l'exception du mercure, du sélénium et de l'arsenic, peu sensibles en ICP-AES qui sont dosés par fluorescence atomique dont la sensibilité est 10 à 100 fois supérieures.

Pour cette nouvelle année 2011, AUREA a investit dans la toute dernière génération de ICP-MS. l'ensemble de ces dosages sera réalisé par ICP-MS sur toutes les matrices : eaux, sols, produits organiques ?

Les avantages de l'ICP-MS par rapport à l'ICP-AES sont :

- de meilleures sensibilités (meilleures LQ : Limites de Quantification)

- rapidité d'analyse accrue

- pas de possibilité d'interférences spectrales (du à la technique)

En contrepartie, il peut il y avoir une apparition d'interférences isobariques

1 : Inductively Coupled Plasma - Atomic Emission Spectrometry

2 : Inductively Coupled Plasma - Mass Spectrometry