Recherche et dosage d`éléments lourds dans des sols par
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1. la machine La m thode permet J 3 de renseigner l ensemble des caract ristiques de d SCH l exp rience comme l l ment doser les f concentrations des talons le nombre d chantillons Une fois v rifi le bon tat de SS marche de l ensemble des l ments de la machine lampe cathode creuse r frig rant four lectrique bouteille d argon ouverte Ze D l exp rience peut commencer par l analyse du Figure 1 Photo de la plateforme tournante et du passeur blanc dans un premier temps puis par les talons et enfin par les chantillons 2 D roulement d une mesure Le four est muni d un bras robotis qui est utilis pour r aliser automatiquement l ensemble des mesures gr ce la plateforme tournante Ce bras appel passeur est quip d un capillaire tr s fin qui permet de pr lever d infimes quantit s des chantillons de l ordre de quelques uL Lors d une mesure le passeur effectue d abord un rin age du capillaire avec le blanc puis se d place pour pr lever l chantillon tester La petite goutte de liquide pr lev e est ensuite d pos e dans une petite cuve en graphite c est le four a Fonctionnement du four Le four est compos de graphite et agit comme une r sistance c est dire qu un courant parcourt la cuve Tec et la temp rature augmente dans celle ci par effet Joule Au cours de la premi re tape le s chage une grande2. r partition initiale des r les r alisation des protocoles compr hension du fonctionnement des machines Nous expliciterons aussi clairement les probl mes rencontr s et la mani re dont nous les avons r solus Finalement nous dresserons un bilan du projet et aborderons ses perspectives d volution A Que sont les m taux lourds Avant de s int resser l aspect pratique il est judicieux de se pencher d abord sur la th orie Ainsi que sont les m taux lourds Pourquoi se soucie t on de doser les m taux lourds dans les sols Les m taux lourds sont les l ments m talliques naturels caract ris s par une masse volumique lev e sup rieure 5 grammes par cm3 antimoine arsenic cadmium chrome cuivre plomb mercure nickel s l nium tellure thallium et tain Ils sont g n ralement de bons conducteurs thermiques et lectriques Ces m taux sont naturellement pr sents dans l environnement mais dans d infimes quantit s appel es des traces Mais l Homme contribue aussi rejeter des m taux lourds dans l environnement par le biais de l incin ration des ordures m nag res ou des proc d s industriels Projet de Physique P6 STPI P6 2014 37 Page 7 sur 44 o g 4INSA e ROUEN B Dangers des m taux lourds Le besoin de mesurer la teneur en m taux lourds dans les sols r sulte du fait qu ils constituent un danger sur l environnement et la sant En effet bien que certains d
3. INTRODUCTION Le but de notre projet de P6 tait dans un premier temps de d couvrir la chimie analytique afin de pouvoir ensuite mettre en uvre un protocole analytique dans le but de mesurer la teneur en m taux lourds dans les sols Nous nous sommes concentr s sur la mesure de la teneur en Cadmium en Plomb et en Zinc dans deux chantillons de sols Bien que ces m taux lourds soient originellement pr sents en d infimes quantit s dans les sols les rejets de la production industrielle augmentent cette teneur En effet ces m taux sont utilis s en tant que catalyseur dans l industrie chimique Or ces m taux lourds m me s ils sont n cessaires la vie deviennent toxiques pour l organisme orsou un seuil est d pass Il est donc devenu primordial de chercher limiter la pollution des sols Ce projet nous a permis de mettre en pratique nos connaissances en chimie analytique pour tablir plusieurs protocoles d exp rimentation dans le but de mesurer la teneur en m taux lourds dans diff rents chantillons de sols Nous avons ensuite pu mettre en uvre ces protocoles et d couvrir le fonctionnement des appareillages de mesures en les utilisant durant diverses s ances de TP AAS et ICP soit respectivement le spectrom tre d absorption atomique et le spectrom tre d mission plasma Dans ce rapport il est donc explicit la d marche globale que nous avons entreprise afin de parvenir mesurer des teneurs en m taux lourds
4. c demment expliqu es qui ont t mises en uvre d s la premi re semaine du projet nous avons rencontr quelques probl mes Tout d abord des probl mes de communication Travailler dix est laborieux surtout quand nous ne disposions officiellement que d une heure et demie en commun sur nos emplois du temps respectifs R ussir d gager du temps pour faire avancer le projet ne fut vraiment pas vident et bien souvent nous ne travaillions jamais plus de trois personnes en m me temps Les TP nous prenaient beaucoup de temps et malheureusement certains n avaient pas un emploi du temps permettant de participer aux TP alors que d autres se retrouvaient faire des manipulations jusqu six heures par semaine De plus bien que nous avons tout de suite mis en place un syst me d archivage et les cahiers de laboratoire force est de constater que les diff rents changements de plateformes de stockage ont frein l acc s de chacun aux documents et que peu relisait ou modlifiait ce qui avait t pr alablement fait En ce qui concerne les cahiers de laboratoire ils devaient constamment rester au laboratoire mais cette r gle n a pas t toujours respect e plusieurs reprises beaucoup de temps a t perdu lors des manipulations Il nous para t galement important de pr ciser que comme nous n avions jamais utilis de cahiers de laboratoire nous ne les avons pas toujours remplis de mani re tr s assidue
5. eq 1 Coefficient de d termination TT Sn OP eq 2 Coefficient de variation Cy x 100 3 Formule cart t g jp em eq 3 Formule cart type mD Projet de Physique P6 STPI P6 2014 37 Page 17 sur 44 o g d 1INSR e ROUEN x Avec la moyenne sur les mesures eq4 X Au 4 Calculer la courbe d talonnage Puisque la courbe suit un mod le lin aire elle aura une quation du type ao a Xx Avec eq 5 y do aX Zet r Intervalle de confiance l intervalle de confiance sur la pente se calcule de la mani re suivante a eq 7 a tt 1 3 2 Sa l intervalle de confiance sur l ordonn e l origine se calcule ainsi a eq8 do t Irun Sao O ona a le risque d erreur et 1 P P est le niveau de confiance t est le param tre de Student et il d pend de a et v v n 2 nombre de degr de libert On compare l cart entre a et 0 la dispersion des r sultats Hypoth se contr ler a 0 0 soit ge Fonction discriminante eq 9 t Eel ao Valeur critique eq 10 t 1 5 n 2 __ Yexp rimental do Obtention du r sultat d analyse eq 11 Xcalcul 1 En g n ral on effectuera plusieurs mesures k mesures de Yexp rimenta t On prendra la valeur moyenne en ayant pris soin d enlever les valeurs aberrantes Pour le r sultat l intervalle de confiance se calcule de la mani re suivante t 1 n 2 s Xcatcul EI Io Ge 1 1 n eq 12 Xcalcul
6. il y manquait de nombreuses informations Enfin alors que nous pensions qu il tait pr f rable d avoir un cahier de laboratoire par projet nous avons r alis que nos projets taient tellement imbriqu s que tout faire en double tait inutile et qu au final les deux cahiers de laboratoire ne contenaient pas toutes les informations n cessaires au bon d roulement des manipulations ainsi qu la communication au sein du groupe Il aurait surement fallu faire des compte rendus de TP afin d informer l int gralit du groupe de leur bon d roulement ou pas Finalement le probl me majeur reste le fait que nous n avions pas de chef de projet De ce fait l organisation tait plut t compliqu e et les id es d un membre n taient pas toujours entendues Certaines personnes attendaient que les d cisions soient prises par d autres et cette mentalit nous a fait perdre beaucoup de temps et d nergie Projet de Physique P6 STPI P6 2014 37 Page 14 sur 44 o g 4INSA e ROUEN IlI OUTILS A Description du four graphite et de la m thode d analyse par Absorption Atomique 1 D roulement d une manipulation Apr s avoir pr alablement pr par les chantillons et les talons ceux ci sont d pos s dans de petits r cipients sur une plateforme tournante et dans un ordre pr d fini L exp rimentateur doit galement r aliser une m thode d analyse gr ce un logiciel d d acquisition li
7. 007 Y 0 00316x 0 0197 0 2560 0 044 Coefficient de corr lation 0 9514 0 5120 0 023 1 2800 0 035 2 5600 0 017 e NZ Fos ET Bureau gt lt m 16 41 Page 27 sur 44 o g 4INSA e ROUEN On y voit les noms choisis pour chaque solution analys e notamment ceux des talons et des diff rents chantillons Dans l exemple ci dessus les chantillons appel s B45DL50 correspondent aux solutions chantillons de terre not s B non contamin s et dilu s 50 fois tandis que ceux d nomm s M45DL100 correspondent des solutions chantillons dilu es 100 fois conform ment au tableau pr c dent voir au paragraphe 4 4 me manipulation La premi re tape consiste dresser la courbe d talonnage qui repr sente l absorbance en unit d absorbance uA en fonction de la concentration en ppb Nous avons obtenu la courbe suivante 0 2 0 18 0 16 0 14 0 12 0 1 AenuA 0 08 0 06 0 04 0 02 y 0 0032x 0 0232 R2 0 9628 L analyse des blancs chantillons ne contenant que la solution de r f rence nous permet de d duire la limite de d tection LD et la limite de quantification LQ Ces valeurs font r f rence aux limites de l appareil vis vis des tr s faibles concentrations Nous avons obtenu les r sultats suivants R p tition n Signal C calcul e ppb 1 0 009 4 469538426 2 0 008 4
8. 1 Nitrate de Cadmium 236 42 g mol 0 990 10022 68 1 Nitrate de Zinc 189 39 g mol 0 985 7779 88 6 On note X l l ment analys X Pb Cd ou Zn Afin d tre suffisamment pr cis on choisit de peser une masse peser sup rieure 50 mg On souhaite une solution m re de concentration en X 1g L lorsqu on p se il faut tenir compte de la puret du sel de la masse des ions spectateurs Calcul de la masse du sel X peser Mo C V Mia M P Avec m0 la masse pes e en mg C concentration finale en mg L V volume final souhait en L Me masse molaire du sel en g mol M masse molaire de l l ment dos P puret du sel tudi lt 1 Masses th oriques des sels Nitrate de Plomb PbNO3 0 161g Nitrate de Zinc ZnNO3 0 294g Nitrate de Cadmium CdNO3 0 212g Calcul de la concentration massique r elle de la solution m re Cm X en ppm Il est souvent difficile de peser exactement la masse d sir e Si la masse pes e r ellement est m voici la formule permettant de calculer la concentration massique r elle de la solution m re Cm X en ppm Cm X Mer M x V Msen avec X l l ment tudi V volume final souhait 2 3 Mode op ratoire 1 on Or Re Rincer une fiole jaug e de 100 mL la solution R f Peser pr cis ment la masse de sel de X dans un vase de pes e et l introduire dans la fiole Rincer le b cher en veillant ce que l eau de ri
9. 9 e INSA ROUEN Annexe 1 Indiquer sur la fiole P6 Etalon n num ro et la concentration du Pb en mg L R p ter cette op ration pour les quatre talons 6 Protocole de pr paration des chantillons 6 1 Traitement 6 1 1 Verrerie utilis e Un micro onde Une balance pr cise au 10 me de mg Des fioles jaug es de 50 mL Des b chers Une pipette jaug e 10 mL Une pro pipette Une blouse des lunettes des gants et un masque Une sorbonne De l eau milliQ De l acide nitrique concentr 65 et de l acide chlorhydrique concentr 37 pour analyse de trace de m taux Une centrifugeuse 6 1 2 Mode op ratoire 1 10 Peser exactement 500 mg de sol et le mettre dans un r cipient en t flon pour micro onde Noter sur un papier la nature de l chantillon la masse et le n de position sur le carrousel R p ter cette op ration autant de fois qu il y a de sols diff rents analyser Faire trois fois le m me test pour un m me sol pour v rifier que l on obtient bien chaque fois les m mes r sultats Pour cette tape il est important de travailler avec un masque si le sol est contamin Ajouter 2mL d eau milliQ puis 2mL d acide nitrique et enfin 6 mL d acide chlorhydrique dans chaque r cipient R aliser cette op ration sous une Sorbonne Pr parer un blanc m thode avec seulement 2 mL d eau d sionis e 2mL d acide nitrique et 6 mL d acide chlorhydrique Pr parer les
10. Concentration en Cadmium Concentration en Zinc 20 ppb 20 ppb 10 ppm Volume pr lever de la Volume pr lever de la Sol Volume pr lever de la Sol Int 2 Int 2 Sol de garde 2 ml 2ml 1ml 3 3 1 Verrerie utilis e Une pipette jaug e de 2ml Un pipetman Une fiole jaug e de 100 ml Une pro pipette La solution interm diaire n 2 La solution R f Une blouse des lunettes et des gants 3 3 2 Mode op ratoire 1 lr E E Rincer avec la solution R f une fiole jaug e de 100 mL et une pipette jaug e de 2mL Mettre en milieu la pipette avec la solution interm diaire n 2 Pr lever 2 mL de la solution interm diaire n 2 avec la pipette jaug e et introduire le volume dans la fiole Introduire avec un pipetman 1 ml de la solution de garde de Zinc Remplir la fiole au tiers avec la solution R f et agiter pour bien homog n iser Compl ter jusqu au trait de jauge et homog n iser de nouveau la solution Indiquer sur la fiole P6 Etalon 5 et la concentration des 3 l ments en mg L Projet de Physique P6 STPI P6 2014 37 Page 39 sur 44 o g INSA 4 P4 Pr paration des solutions talons n 1 2 3 4 ROUEN Annexe 1 Concentration en Concentration en Concentration en Volume pr lever de la Plomb Cadmium Zinc Sol Interm diaire n 3 Etalon n 1 1 ppb 1 ppb 0 5 ppm 2 5 ml Etalon n 2 2 ppb 2 ppb 1 ppm 5ml Etalon n 3 5 ppb 5 ppb 2 5 ppm 12 5 ml Etalon n 4 10
11. Pr lever 2 mL de la solution interm diaire n 1 avec la pipette jaug e et introduire le volume dans la fiole 3 Remplir la fiole au tiers avec de la solution R f et agiter pour bien homog n iser 4 Compl ter jusqu au trait de jauge et homog n iser de nouveau la solution 5 Indiquer sur la fiole P6 Sol Int 2 et la concentration du Pb en mg L 5 4 P3 Pr paration des talons Etalon n 5 Etalon n 6 Etalon n 7 Etalon n 8 Pb 20 ppb Pb 50 ppb Pb 100 ppb Pb 200 ppb Volume pr lever Volume pr lever Volume pr lever Volume pr lever 2ml 5ml 10ml 20ml 5 4 1 Verrerie utilis e Une pipette jaug e de 2ml une de 5ml une de 10ml et une de 20ml Quatre fioles jaug es de 100 ml Une pro pipette La solution interm diaire n 2 La solution R f Une blouse des lunettes et des gants 5 4 2 Mode op ratoire 1 Rincer avec la solution R f une fiole jaug e de 100 mL et une pipette jaug e de X mL Rincer et mettre en milieu la pipette avec la solution interm diaire n 2 2 Pr lever X mL de la solution interm diaire n 2 avec la pipette jaug e et introduire le volume dans la fiole Remplir la fiole au tiers avec de la solution R f et agiter pour bien homog n iser Compl ter jusqu au trait de jauge et homog n iser de nouveau la solution Projet de Physique P6 STPI P6 2014 37 Page 43 sur 44 5
12. a M4CS a Nous avons r alis la manipulation trois fois pour chaque chantillon c est dire que nous les avons pass s trois fois chacun aux micro ondes afin de nous assurer que nous avions les m mes r sultats chaque fois Une fois pass s aux micro ondes les chantillons ont t pass s la centrifugeuse de sorte que les d p ts de terre restant se sont retrouv s dans le fond des chantillons Figure 6 Micro ondes microDigest utilis durant le projet l incidence de la conservation en milieu acide est que les blancs utilis s pour les limites de d tection et les courbes d talonnage sont constitu s de cette solution de r f rence Du fait de la dur e de conservation des chantillons il nous a fallu en faire deux s ries pour nos diff rentes campagnes Projet de Physique P6 STPI P6 2014 37 Page 23 sur 44 o g 1INSR e ROUEN 4 Modificateur l utilisation du four absorption atomique n cessite d ajouter aux chantillons une solution nomm e modificateur Ce modificateur est une solution qui a pour but d am liorer l atomisation et ainsi limiter Fetter de matrice lors de l analyse On obtient ainsi des r sultats plus pr cis Conform ment ce qui est indiqu dans le manuel d utilisation du four le modificateur utilis dans les manipulations est un m lange humide constitu de sel de magn sium MgNO3 dilu 10g L dans de l eau MilliQ 5 Risques et pr cautions
13. des dilutions Cette solution est utilis e pour compl ter les fioles jusqu au trait de jauge Le protocole de fabrication de cette solution se trouve en Annexe 1 Protocole de pr paration des talons et chantillons Cette solution contient de l acide chlorhydrique et de l acide nitrique Elle permet une meilleure stabilit des l ments dans le milieu Pr paration des solutions m res Nous avons d abord r alis les solutions m res ou solutions de garde pour les trois l ments tudi s chacune une concentration de 1g L Nous sommes partis de sels sous forme hydrat e ou anhydre nitrate de plomb nitrate de zinc et nitrate de cadmium A partir de la masse molaire des sels nous avons calcul la masse de sel pr lever pour chaque solution Projet de Physique P6 STPI P6 2014 37 Page 21 sur 44 o g 4INSA e ROUEN Nous avons utilis la formule suivante CxV xMsel eq 16 Mo nn Avec m0 la masse pes e en mg C concentration finale en mg L V volume final souhait en L Ma masse molaire du sel en g mol M masse molaire de l l ment dos P puret du sel tudi lt 1 Nous avons r dig un protocole voir en Annexe 1 Protocole de pr paration des talons et chantillons avec les valeurs des masses molaires et de la puret et la masse pr lever pour chaque sel qui d taille la d marche suivre pour toutes les pr parations de solutions Pr paration des solutions int
14. justesse de tous nos documents Sarah El Mesaoudi s est propos e pour le r le de r f rent bibliographique un r le qui intervient pour les deux groupes four et ICP Son r le consistait faire des recherches afin de trouver des documents qui pouvaient nous aider durant notre projet ou alors d autres informations compl mentaires Xuan Liu a t d sign e responsable statistique Elle s est donc occup e de nous faire des documents explicatifs pour que nous puissions mieux comprendre les fiches de calculs remplir durant l exploitation et elle nous a expliqu les calculs de cette feuille Margot Zielinski s est propos e pour tre responsable instrumentation elle a donc fait des recherches concernant l ICP afin de nous expliquer le fonctionnement de la machine et pour que son utilisation soit la plus optimale possible Enfin Matthieu Samson et Yitong Jin ont t nomm s secr taires ils ont donc d r aliser un compte rendu des s ances hebdomadaires du mercredi afin de r pertorier les erreurs commises lors de chaque manipulation et noter la solution d cid e par le groupe au terme de ces r unions Ces r les ont permis d organiser le travail principalement pour les s ances hebdomadaires Projet de Physique P6 STPI P6 2014 37 Page 11 sur 44 o g 4INSA e ROUEN 2 Les travaux pratiques a Gestion des travaux pratiques Les pr parations des solutions tant souvent r alis es par des personn
15. ppb 10 ppb 5 ppm 25 ml Etalon n 5 20 ppb 20 ppb 10 ppm 50 ml 4 1 Verrerie utilis e 4 fioles jaug es de 50 ml Une burette de 25 ml gradu e tous les 0 05 mL Une pro pipette La solution R f Une blouse des lunettes et des gants 4 2 Mode op ratoire Rincer avec la solution R f une fiole jaug e de 50 mL R p ter l op ration quatre fois Indiquer sur chaque fiole P6 et la concentration des 3 l ments en ppb Mettre en milieu la burette v rifier absence de bulle au niveau du robinet puis 1 compl ter jusqu au z ro D livrer le volume requis de l talon 5 dans chaque fiole Remplir les fioles au tiers avec la solution R f et agiter pour bien homog n iser Compl ter jusqu au trait de jauge et homog n iser de nouveau la solution 5 Protocole de pr paration des talons suppl mentaires de plomb 5 1 Pr paration de la solution de r f rence R f On utilise une solution acide pour diluer les solutions successive afin de stabiliser les ions pr sents en milieu On utilise pour cela de l acide nitrique HNO3 70 et de l acide chlorhydrique HCI 37 d nomin s prima plus et de qualit analytique pour les traces de m taux 5 1 1 Verrerie utilis e Flacon de 1L Eprouvette gradu e de 100mL 5 1 2 Mode op ratoire 1 Projet de Physique P6 STPI P6 2014 37 Rincer le flacon l eau MilliQ 2 Rincer l prouvette l eau MilliQ et la mettre en mil
16. prendre a Risques des produits utilis s Acide Nitrique corrosif et comburant Acide Chlorhydrique corrosif Plomb toxique et dangereux pour l environnement Cadmium tr s toxique et dangereux pour l environnement Zinc facilement inflammable et dangereux pour l environnement Sel de Magn sium comburant b Nature des risques et pr cautions Corrosif Danger le contact avec cette substance chimique d truit les tissus vivants mais aussi beaucoup d autres mat riaux Utilisation ne pas respirer les vapeurs viter tout contact avec la peau les yeux et les v tements Comburant Substances pouvant embraser ou amplifier la combustion de produits combustibles Au contact de mat riaux d emballage papier carton bois ou d autres substances combustibles ils peuvent provoquer un incendie Toxique Substances provoquant de graves d sordres aigus ou chroniques ou m me la mort apr s inhalation ingestion absorption ou p n tration par voie cutan e Projet de Physique P6 STPI P6 2014 37 Page 24 sur 44 o g 4INSA e ROUEN inflammable Substances s enflammant spontan ment l air sensibles l humidit produits formant des gaz inflammables au contact de l eau Substances solides qui sont facilement enflamm es en cas de contact de courte dur e avec une source d ignition Dangereux pour l environnement Danger en cas de lib ration dans la nature peut en
17. 031 0 129 0 094 0 097 R p t2 abs 0 04 0 059 0 032 0 131 0 094 0 096 R p t3 abs 0 041 f 0 127 0 094 R p t 1 ppb R p t 2 ppb R p t 3 ppb Projet de Physique P6 STPI P6 2014 37 Page 46 sur 44
18. 784323674 3 0 007 5 099108922 4 0 005 5 728679418 5 0 008 4 784323674 6 0 006 5 41389417 Calcul de sx 0 463351339 dans solutions dans sols LD 3 sx 1 390054017 0 139005402 LQ 10 sx 4 63351339 0 463351339 Projet de Physique P6 STPI P6 2014 37 Page 28 sur 44 o g e1INSA e ROUEN Par la suite nous avons utilis le tableur de Fournier pour analyser nos r sultats Cet outil permet pour chaque chantillon de calculer la teneur moyenne en Plomb en ppb les teneurs maximales et minimales ainsi que l incertitude et la moyenne en mg kg de sol Nom de l chantillon B45 1 B45 2 B45 3 M4C5 1 M4C5 2 M4C5 3 Date de la mesure 498 8 510 8 496 3 516 1 499 2 501 9 ONE y 50 50 50 Bee Ee Weg Keen Facteur de dilution chantillon 50 50 50 100 100 100 R p t1 abs L 0 039 0 059 0 031 0 129 0 094 omg Masse pes e mg V fiole pr par e mL R p t2 abs 0 04 0 059 0 032 0 131 0 094 0 096 R p t3 abs 0 041 0 058 0 032 0 127 0 094 0 095 R p t 1 ppb R p t 2 ppb R p t 3 ppb Les r sultats sont exploitables car la courbe d talonnage est lin aire les teneurs en Plomb mg kg sup rieures LD et non comprises entre LD et LQ Nota si c lt LD alors la quantit est non d tectable et si LD lt c lt LQ alors la quantit est non quantifiable Les trois chantillons B provenaient de la m me terre de m me que l
19. E k Si on choisit un niveau de confiance P 95 on a alors 95 de chances que la valeur r elle de la concentration mesur e soit dans l intervalle de confiance calcul Projet de Physique P6 STPI P6 2014 37 Page 18 sur 44 o g eINSA e ROUEN Signal Rq Signal A en GF AAS et Signal nb coups s en ICP cps s 33 99 R p tition n Signal C calcul e ppb 15 02 0 408405398 y 27 251x 3 8905 15 02 0 408405398 R 0 9998 8 92 0 184562141 8 92 0 184562141 13 41 0 349325456 13 41 0 349325456 Aencps s S88 Calcul de sx 0 103758176 dans solutions dans sols LD 3 sx 0 311274529 _0 031127453 mg kg LQ 10 sx 1 037581763 0 1037581761 Plage de sortie de la r gression nombre de mesures 5 ai 27 2512117 3 89045803 a0 t critique 3 182 sa 0 2431502 2 99232852 satt r2 0 99976122 4 73238009 s ai 2 7251E 01 a0 3 8905E 00 12560 9466 3 n 2 deg lib sai 24315E 01 sa0 2 9923E 00 281307 691 67 1862638 int conf a1 7 7370E 01 int conf a0 9 5216E 00 Figure 4 Exemple de courbe d talonnage pour le Cadmium 226 5 LOD etLOQ LOD la limite de d tection est la plus petite concentration de l analyte pouvant tre d tect e avec une incertitude acceptable mais non quantifi e dans les conditions exp rimentales d crites de la m thode LOQ la limite de quantification est la plus petite concentration de l analyte pouvant tre quantifi e avec une incertitude acceptable dans les conditions exp r
20. Eteindre le micro ondes apr s avoir replac le porte chantillon sur le carrousel Nettoyer tous les r cipients en t flon l eau chaude dans une bassine puis les rincer l eau milliQ et les faire s cher M langer et filtrer si n cessaire avant les analyses Si une filtration est n cessaire filtrer au labo ou centrifuger l chantillon 7 minutes 9000 rpm puis laisser d canter et r cup rer le surnageant dans un flacon lav et mis en milieu Reporter les indications de la fiole 6 2 D marche suivre lors de l utilisation des machines AA ou ICP Quelques pr cisions afin de ne pas commettre d impair Penser bien v rifier que la solution contenant le sol tudier a bien t filtr e selon le dernier point du Protocole de pr paration des chantillons P ICPAA01 Si ce mest pas le cas suivre la d marche suivante filtrer au labo ou centrifuger l chantillon 7 minutes 9000 rpm puis laisser d canter et r cup rer le surnageant dans un flacon lav et mis en milieu Reporter les indications de la fiole Consulter les fiches d utilisation des instruments I AA16022014 et l ICP14022014 Consulter les manuels d utilisation des instruments les classeurs en salle Projet de Physique P6 STPI P6 2014 37 Page 45 sur 44 S4 INSA e ROUEN Annexe 2 Annexe 2 Fiches Excel Pb283 3 2 Evaluation de LD et LQ de 1 Courbe d talonnage de Pb l instrument Pb Signal Rq Signal A en GF AA
21. KI S INSR ROUEN Projet de Physique P6 STPI P6 2014 37 Recherche et dosage d l ments lourds dans des sols par absorption atomique au four Etudiants Yun BAI Maxime PINCHARD Matthieu SAMSON Tina SAMSON Enseignant responsable du projet Isabelle DELAROCHE INSTITUT NATIONAL DES SCIENCES APPLIQUEES DE ROUEN D partement Sciences et Techniques Pour l Ing nieur BP 8 avenue de l Universit 76801 Saint Etienne du Rouvray t l 33 0 2 32 95 66 21 fax 33 0 2 32 95 66 31 o g AINSA ROUEN Date de remise du rapport 16 06 2014 R f rence du projet STPI P6 2014 37 Intitul du projet Recherche et dosage d l ments lourds dans des sols absorption atomique avec atomisation dans un four Type de projet Exp rimental Bibliographique Objectifs du projet Le but du projet est d utiliser l absorption atomique afin de pouvoir d tecter la pr sence de m taux lourds plomb zinc cadmium dans des chantillons de sol puis d analyser les r sultats Ces r sultats seront rassembl s dans un rapport et le projet pr sent durant une soutenance orale Mots clefs du projet AA talons chantillons m taux lourds Projet de Physique P6 STPI P6 2014 37 Page 2 sur 44 e ef e7INSA ROUEN SOMMAIRE REMERCIEMENT S eenegen te Renan eseu EE eelere 5 deng ue Ee Cal dE 6 L INTRODUCTION kissin inina Ee A ee rit E eee entente 7 A Quesontles m taux IOUrds Poisikesena diaa ai
22. Plomb Volume pr lever 50 ppm 5ml 5 3 1 1 Verrerie utilis e Une pipette jaug e de 5ml Une fiole jaug e de 100 ml Une pro pipette La solution de garde de plomb La solution R f Une blouse des lunettes et des gants 5 3 1 2 Mode op ratoire 1 Rincer avec la solution R f une fiole jaug e de 100 mL et une pipette jaug e de 5mL Mettre en milieu la pipette correspondant au volume qu on souhaite pr lever de la solution m re 2 Pr lever 5 mL de solution m re avec la pipette jaug e et introduire le volume dans la fiole 3 Remplir la fiole au tiers avec de la solution R f et agiter pour bien homog n iser Compl ter jusqu au trait de jauge et homog n iser de nouveau la solution 5 Indiquer sur la fiole P6 Sol Int 1 et la concentration du Pb en mg L 5 3 2 2 me Solution Interm diaire Concentration en Plomb Volume pr lever 1 ppm 2ml Projet de Physique P6 STPI P6 2014 37 Page 42 sur 44 e ef e7INSA e ROUEN Annexe 1 5 3 2 1 Verrerie utilis e Une pipette jaug e de 2ml Une fiole jaug e de 100 ml Une pro pipette La solution interm diaire n 1 La solution R f Une blouse des lunettes et des gants 5 3 2 2 Mode op ratoire 1 Rincer avec la solution R f une fiole jaug e de 100 mL et une pipette jaug e de 2mL Rincer et mettre en milieu la pipette avec la solution interm diaire n 1 2
23. S et Signal nb coups s en ICP ppb A 0 25 0 044 R p tition n Signal C calcul e ppb 0 5 0 023 1 0 009 4469538426 1 0 035 2 0 008 4 784323674 25 0 017 3 0 007 5 099108922 5 0 032 4 0 005 5 728679418 10 0 045 5 0 008 4 784323674 25 0 105 6 0 006 5 41389417 50 0 184 Calcul de sx 0 463351339 dans solutions dans sols LD 3 sx 1390054017 0 139005402 mg kg 0 5 10152 253 3 4455 4 63351339 0 463351339 c en ppb Plage de sortie de la r gression nombre de mesures 8 a1 0 00317677 0 02319869 a0 t critique 2 447 sai 0 00025487 0 00514294 sa0 r2 0 96281699 0 01180986 s ai 4 6200E 01 a0 4 5020E 01 155 364015 6 n 2 deg lib sai 2 5487E 04 sa0 5 1429E 03 0 02166904 0 00083684 int conf a1 6 2365E 04 int conf a0 1 2585E 02 Param tres statistiques n cessaire pour calculer l intervalle de confiance sur les inconnus Moyenne des concentrations des solutions d talonnage 11 78125 5 920938 Estimation d cart type sur les concentrations des solutions d talonnage 17 51399313 17 51399 Calcul de l intervalle de confiance c sur la concentration en Pb d un inconnu par k r p titions de la mesure sur cet inconnu Nom de l chantillon B45 1 B45 2 B45 3 M4Cs5 1 M4C5 2 M4C5 3 Date de la mesure 14 05 2014 14 05 2014 14 05 2014 14 05 2014 14 05 2014 14 05 2014 Masse pes e mg 498 8 510 8 496 3 516 1 499 2 501 9 V fiole pr par e mL 50 50 50 50 50 50 Facteur de dilution chantillon 50 50 50 100 100 100 R p t1 abs 0 039 0 059 0
24. TPI P6 2014 37 Page 31 sur 44 o g 4INSA e ROUEN Aun niveau encore plus personnel il est peut tre possible d analyser la teneur en m taux lourds d un corps humain ainsi que les effets que ceux ci peuvent avoir sur l organisme Comparer un chantillon de terre dans un champ de culture traditionnelle celui d un champ de culture biologique d une part pourrait orienter le projet vers les effets des pesticides sur les sols Projet de Physique P6 STPI P6 2014 37 Page 32 sur 44 VI a INSR ROUEN BIBLIOGRAPHIE Fiche technique Formation AA Flamme ppt fourni par Mme Delaroche Sites Internet Techniques spectroscopiques d analyse Absorption atomique amp mission de flamme Philippe Galez 2011 http www iut acy univ savoie fr fileadmin DUT MPH fichiers semestre3 techniques spectroscopiques Absorption atomique Emission flamme pdf Dosage des l ments m talliques en traces dans les eaux M thode par spectrom trie d absorption atomique avec atomisation lectrothermique en four graphite ISSEP contenu figure 3 L absorption atomique http www ensegid fr uploads telechargements recherche plateformes AbsorptionAtomique pdf contenu figures 2 et 4 Rapport d information n 261 2000 2001 G rard MIQUEL Les effets des m taux lourds sur l environnement et la sant http www senat fr rap 100 261 100 261 html Th se D tection de m taux lourds dans l
25. a solution m re Pr lever X mL de solution m re avec la pipette jaug e et introduire le volume dans la fiole Proc der ainsi avec toutes les solutions m res Remplir la fiole au tiers avec de la solution R f et agiter pour bien homog n iser Compl ter jusqu au trait de jauge et homog n iser de nouveau la solution Indiquer sur la fiole P6 Sol Int 1 et la concentration des 2 l ments en mg L 3 2 2 me Solution Interm diaire Concentration en Plomb Concentration en Cadmium 1 ppm 1 ppm 3 2 1 Verrerie utilis e Une pipette jaug e de 2ml Une fiole jaug e de 100 ml Une pro pipette Projet de Physique P6 STPI P6 2014 37 Page 38 sur 44 9 e INSR e ROUEN Annexe 1 La solution interm diaire n 1 La solution R f Une blouse des lunettes et des gants 3 2 2 Mode op ratoire 1 Rincer avec la solution R f une fiole jaug e de 100 mL et une pipette jaug e de 2mL Rincer et mettre en milieu la pipette avec la solution interm diaire n 1 Pr lever 2 mL de la solution interm diaire n 1 avec la pipette jaug e et introduire le volume dans la fiole Remplir la fiole au tiers avec de la solution R f et agiter pour bien homog n iser Compl ter jusqu au trait de jauge et homog n iser de nouveau la solution Indiquer sur la fiole P6 Sol Int 2 et la concentration des 3 l ments en mg L 3 3 3 me Solution Interm diaire ou talon 5 Concentration en Plomb
26. asser manuellement chaque chantillon Rapide 30sec chantillon R sultat disponible imm diatement pour chaque chantillon pass Facteur de concentration de 1 500 Limite de d tection plus lev e que celle du four Plusieurs longueurs d ondes Plusieurs m taux Pas de probl me venant de la machine lors des manipulations Souvent utilis au laboratoire Page 30 sur 44 o g 4INSA e ROUEN V CONCLUSION A Concernant le travail r alis Dans l ensemble nous avons t satisfaits pour ce qui est de l objectivit de nos r sultats en effet en les comparant ceux de la doctorante et des campagnes pr c dentes ainsi qu au deuxi me groupe de projet de P6 nous avons constat qu ils taient coh rents En ce qui concerne la teneur en m taux lourds des chantillons tudi s comme il n existe pas de seuil au niveau national il est donc difficile de tirer une conclusion scientifique de notre projet au sens plus large B Apports personnels Le travail de groupe est videmment l un des principaux apports de ce projet En effet cela repr sentera une part importante de notre futur travail d ing nieur ce qui est donc b n fique A la diff rence des projets que nous avions men s pr c demment celui ci nous laissait travailler avec une plus grande autonomie Cela nous a permis de prendre en main notre travail de g rer notre organisation de Z Le fait de travailler en groupe de 9 per
27. ble si LD lt c lt LQ exploitable si c gt LQ Nous avons t au dessus de la limite de quantification pour chacun de nos r sultats Il faut galement v rifier la qualit du spectre voir la ligne du tableau ce sujet pour savoir si les r sultats sont coh rents ou non Calcul de l intervalle de confiance c sur la concentration en Cd d un inconnu par k r p titions d Nom de l chantillon B45 1 B45 2 B45 3 M4c5 1 M4c5 2 M4c5 3 Date de la mesure 14 05 2014 1405 2014 14 05 2014 14 05 2014 HHHH HHHHHHHE Masse pes e mg 438 8 510 8 436 3 516 1 433 2 5013 W fiole pr par e mL 50 50 50 50 50 50 Facteur de dilution chantillon 1 1 1 5 5 5 Qualit du spectre Pic Pic Pic Faible Pic Faible Pic Faible Pic Pic Net 550 542 271 277 274 R p t 1 ppb 19 75 3 815 10 04 3 342 R p t 2 ppb 19 99 EU 10 28 3 366 R p t 3 ppb 20 36 10 04 10 13 10 05 Figure 5 Extrait de l exploitation Excel pour le Cadmium 226 5 Projet de Physique P6 STPI P6 2014 37 Page 20 sur 44 o g 4INSA e ROUEN IV TRAVAIL ET RESULTATS A Pr paration des solutions 1 Etalons Premi re campagne Les analyses par four absorption atomique et par ICP n cessitent une courbe d talonnage En effet avant de passer les chantillons on entre des solutions talon dont on connait les concentrations en l ment s recherch s L appareil en ressort des signaux Ainsi avec plusieurs talons de concentrations connues il es
28. d abord nous souhaiterions remercier Mme Isabelle DELAROCHE enseignante responsable de notre projet P6 pour son aide durant tout l avancement du projet pour sa p dagogie ses pr cieux conseils mais surtout pour sa disponibilit Nous souhaiterions galement remercier l ensemble du personnel du laboratoire mais tout particuli rement Christine pour nous avoir assist e durant toutes les manipulations nous avoir expliqu le fonctionnement de la machine et pris le temps de nous conseiller Merci Melle Marie Charlotte LEROY doctorante pour INFRASERVICE qui nous a procur les chantillons de terre que nous avons analys s durant ce projet Enfin nous voudrions remercier nos coll gues du groupe n 36 Recherche et dosage d l ments lourds dans des sols par spectroscopie d absorption atomique avec atomisation par plasma avec lesquels nous avons travaill en troite collaboration durant les manipulations et la r daction de ce rapport Projet de Physique P6 STPI P6 2014 37 Page 5 sur 44 o g 4INSA e ROUEN NOTATIONS ACRONYMES ppm parties par million quivalent du mg L ppb parties par billion quivalent du ng L Cps sec coups seconde rpm rotation par minute LOD imit of detection limite de d tection LOQ imit of quantification limite de quantification AA Absorption atomique Projet de Physique P6 STPI P6 2014 37 Page 6 sur 44 o g 4INSA e ROUEN l
29. e ces l ments soient indispensables la vie les oligo l ments ils deviennent toxiques haute dose De plus ils ont tendance s accumuler dans l organisme jusqu l apparition de sympt mes L intoxication peut se faire par inhalation ou par ingestion et peut provenir de diverses sources comme par exemple champignons aliments cuits au feu de bois bois ayant t contamin peintures certains plastiques le PVC color peut contenir du Cadmium batteries et accumulateurs Voici quelques exemples de m taux lourds ainsi que les sympt mes d intoxication Le Plomb Pb saturnisme d g ts sur le syst me nerveux engendrant des complications cardio vasculaires Le Cadmium Cd insuffisance r nale canc rig ne Le Nickel Ni allergies et irritations canc rig ne C L analyse des l ments lourds dans les sols Il existe plusieurs m thodes permettant de mesurer la teneur en m taux lourds dans les sols Certaines m thodes mesurent cette concentration directement sur l chantillon solide par fluorescence X N anmoins il est plus pr cis en chimie analytique d effectuer des mesures sur une solution par spectroscopie atomique Ainsi les m thodes qui seront pr sent es comportent deux phases une phase de mise en solution de l chantillon et une seconde phase de mesure M thodes de mise en solution Extraction des m taux en traces solubles dans l eau r gale ou un a
30. erm diaires Les solutions m res tant trop concentr es pour pouvoir tre ainsi utilis es nous avons d les diluer deux fois Nous avons donc pr par trois solutions interm diaires Pour leur pr paration nous avons r alis et suivi un protocole d taill expliquant la d marche suivre voir en Annexe 1 Protocole de pr paration des talons et chantillons Pr paration des talons Nous avons r alis les talons suivants Solutions talon Concentration en Concentration en Concentration en pr par es Plomb Cadmium Zinc Etalon n 1 1 ppb 1 ppb 0 5 ppm Etalon n 2 2 ppb 2 ppb 1 ppm Etalon n 3 5 ppb 5 ppb 2 5 ppm Etalon n 4 10 ppb 10 ppb 5 ppm Etalon n 5 20 ppb 20 ppb 10 ppm Etalon n 6 50 ppb Etalon n 7 100 ppb Etalon n 8 200 ppb Les talons de 1 5 ont t r alis s gr ce un protocole o nous tudions les trois l ments tandis que les talons 6 8 ont t r alis s avec un protocole diff rent qui ne part que de la solution de garde de Plomb celui ci tant le seul l ment tudi particulier voir les diff rents protocoles en Annexe 1 Protocole de pr paration des talons et chantillons Nous avons utilis ces protocoles durant nos quatre premi res campagnes cependant comme nos r sultats n taient pas satisfaisants il a alors t d cid de suivre un autre protocole partant d une solution certifi e q
31. es diff rentes de celles qui les analysaient il a fallu trouver un moyen simple et efficace pour communiquer entre les exp rimentateurs Nous avons donc d cid de mettre en place un cahier de laboratoire dans lequel nous notions l ensemble des avanc es des travaux pratiques tel que les concentrations des talons les probl mes rencontr s les observations Ainsi gr ce aux cahiers de laboratoire et aux protocoles tous les membres du groupes pouvaient r aliser toutes les manipulations n cessaires en suivant simplement les consignes des protocoles et en prenant en compte les remarques des exp rimentateurs pr c dents dans le cahier b R partition des travaux pratiques Pour r aliser les travaux pratiques TP n cessaires au bon d roulement de notre projet il a fallu trouver dans l emploi du temps de chaque membre du groupe des cr neaux de minimum 3h Bien que nous ayons tous des emplois du temps sensiblement diff rents nous avons r ussi d gager trois cr neaux par semaine Le lundi matin ou mardi matin pour r aliser les talons et les chantillons Le jeudi apr s midi pour passer les talons et chantillons au four et l ICP Le vendredi matin pour passer les talons et chantillons au four et l ICP Ainsi chaque personne a pu assister diff rentes manipulations et bien souvent l appartenance au projet de dosage d l ments lourds dans le sol gr ce l ICP ou au four AA importait peu e
32. es sols par spectroscopie d mission sur plasma induit par laser Jean Baptiste SIRVEN http grenet drimm u bordeaux1 fr pdf 2006 SIRVEN JEAN BAPTISTE 2006 pdf Les m taux lourds 30 08 10 http www airbreizh asso fr polluants les metaux lourds Articles Phytoremediation of toxic elemental and organic pollutants article de Richard B Meagher Livres Analyse chimique des sols M thodes choisies Cl ment Mathieu ditions TEC novembre 2003 Les phytotechnologies appliqu es aux sites et sols pollu s Val rie Bert ADEM octobre 2012 Chemical analysis of contaminated land Clive Thompson CRC Press Projet de Physique P6 STPI P6 2014 37 Page 33 sur 44 o g 4INSA e ROUEN Analyse chimique quantitative de Vogel J Mendham Boeck Sup rieur 19 d c 2005 Projet de Physique P6 STPI P6 2014 37 Page 34 sur 44 e ef INSR e ROUEN VII ANNEXES Annexe 1 Protocole de pr paration des talons et chantillons Annexe 2 Fiches Excel Pb283 3 Projet de Physique P6 STPI P6 2014 37 Page 35 sur 44 o g SINSR e ROUEN Annexe 1 Annexe 1 Protocole de pr paration des talons et chantillons 1 Pr paration de la solution de r f rence R f On utilise une solution acide pour diluer les solutions successive afin de stabiliser les ions pr sents en milieu On utilise pour cela de l acide nitrique HNO3 70 et de l acide chlorhydrique HCI 37 d nomin s prima plus e
33. es trois chantillons M En comparant nos valeurs avec les teneurs obtenues par l tudiante en th se et v rifi es par un laboratoire ext rieur savoir chantillon B45 11 47 mg kg chantillon M45 184 9 mg kg nous avons pu tablir des carts relatifs 13 sur les terres non contamin es et 20 pour les terres contamin es Plusieurs facteurs peuvent tre l origine de ces diff rences On peut lister la pr cision et la fiabilit de l appareil utilis en particulier du fait des nombreux incidents techniques rencontr s l erreur humaine toujours possible des erreurs lors de la fabrication des talons la conservation les solutions chantillons sans assurance particuli re quant la stabilit du milieu dur e estim e 4 semaines approximative Projet de Physique P6 STPI P6 2014 37 Page 29 sur 44 o g d se D Comparaison de l absorption atomique au four et de l ICP AES Utilisation Capacit s techniques Probl mes pratiques Absorption atomique de four Projet de Physique P6 STPI P6 2014 37 Four AA Fonctionne de mani re autonome Long 2min chantillon R sultats disponibles pour tous les chantillons la fin de la manipulation Gamme restreinte Permet de descendre plus bas 1 seule longueur d onde 1 seul m tal Plus de probl mes lors des manipulations cuve bras cam ra Toujours disponible ICP Manipulateur doit faire p
34. hantillons Projet de Physique P6 STPI P6 2014 37 Page 26 sur 44 o g AINSA e ROUEN Enfin il n y a eu dans cette manipulation aucune avarie technique ce qui nous a permis d obtenir des r sultats exploitables C Exploitation des r sultats La fiche d exploitation de ces r sultats est disponible en Annexe 2 Fiches Excel Pb283 3 Sur l interface du logiciel les r sultats sont pr sent s comme suit A SOLAAR AA Syst me Fichier Edition Affichage Actions R sultats S curit Stop Fen tre Aide la x awisleleirlelz Sail lalele bebe el Ale laee 14 07 35 22105 2014 Abs Haut pg 0 007 0 0000 0 044 0 2560 0 023 0 5120 0 035 1 2800 2 5600 12 8000 25 6000 51 2000 Signal Abs Haut Signal Abs s Gut 22105 2014 14 54 10 DSR 22105 2014 14 56 09 ds Concentration Concentration Corrig e DS elx EE soj xj Pour obtenir de l Aide appuyer sur la touche F1 Av marrer E SOLAAR AA Syst me Projet de Physique P6 STPI P6 2014 37 Longeur d Onde nm Tension PMT Mi Absorbance A 283 3 366 VFG Lampe Cathode Creuse Lampe Quadline AAR OASE AANER OO OAAET E E 10 x Normal Calcul Lin aire 5 10 15 20 25 30 35 40 A 51 Conc ug l D tails Etalonnage E Conc Signal 0 0000 0
35. ia aii 7 B Dangers des m taux ourds sssiss sis needs tetrova Eiri 8 C L analyse des l ments lourds dans les sols 8 D Les plantes une des solutions au probl me Us 9 IL METHODE ET ORGANISATION 11 R partitiondu travail osise aniren ir e A ONEA ONEA EA ERETO 11 T EL E E E E E E E E E E AES 11 2 L S EE e EE 12 B COMMUNICATION 5252 2er set rester nets der dent te de enter EAEE 12 1 e E UE 12 2 Syst me d archivage inner 13 3 Communication au sein des membres du groupe ss 13 4 Communication avec le personnel de laboratoire 13 C Probl mes rencontr s seisine iini aen ia ea ennemi EENS 14 il e UE VIE 15 A Description du four graphite et de la m thode d analyse par Absorption Atomique 15 1 D roulement d une manipulation 15 2 D roul ment d une mesure seen 15 3 Utilisation du modificateur de matrice sn 17 B a EE 17 T Courbe d talonnage uni Re e gege se 17 IV TRAVAIL ET RESULTATS su ssessssianeessenenesnnetisenanside tessate iai i aa aiaiai aaa aaia 21 A Pr paration des solutions iii 21 1 Etalons Premi re campagne iii 21 2 Etalons Deuxi m camp gn etca deene Eeer dee dE de deeg ne deen 23 KG dE UE 23 4 MOGINICALOLIT 5 0 re creane a dima nc d Bee a ete e tete ee 24 5 Risques et pr cautions prendre 24 Projet de Physique P6 STPI P6 2014 37 Page 3 sur 44 o g 1INSR e ROUEN Be R SUIATS ns Mana nine EEN nni dun 25 1 T
36. ieu avec l acide nitrique 3 Mesurer et introduire 40mL d acide nitrique dans le flacon Page 40 sur 44 o g 1INSR e ROUEN Annexe 1 4 Rincer l prouvette l eau MilliQ et la mettre en milieu avec l acide chlorhydrique 5 Introduire 120mL d acde chlorhydrique dans le flacon en 2 fois 6 Etiqueter le flacon avec P6 et les esp ces pr sentes en solution 5 2 P1 Pr paration de la solution de garde 5 2 1 Verrerie utilis e 1 fiole jaug e de 100 mL avec leur bouchon 1b cher Une balance d analyse 0 1 mg pr s Un entonnoir De la solution R f Dunitrate de plomb Pb NO3 2 pour analyse mieux ou pur a Une blouse des lunettes et des gants Attention Tous les contenants fioles b chers pipettes doivent tre pr alablement rinc es cf L PRECISION 5 2 2 Informations sur les sels pr lev s Sel pr lever Masse Molaire sanseau Puret Num ro CAS Nitrate de Plomb 331 20 g mol 0 995 10099 74 8 Afin d tre suffisamment pr cis on choisit de peser une masse peser sup rieure 50 mg On souhaite une solution m re de concentration en Pb 1g L lorsqu on p se il faut tenir compte de la puret du sel de la masse des ions spectateurs Calcul de la masse du sel X peser mo C V Mer M P Avec mO la masse pes e en mg C concentration finale en mg L V volume final souhait en L Me masse molaire du sel en g m
37. imentales d crites de la m thode La limite de d tection est la plus petite concentration que l on peut distinguer du blanc avec un risque de 0 13 de garder des chantillons ne contenant rien C est dire la valeur partir de laquelle un test statistique de comparaison de la r ponse la valeur 0 devient significatif avec un risque d erreur de 0 13 D o eqg13 Yip ao 3 Sa et eq 14 X p ao 3 Sa a avec Sa l cart type sur l ordonn e l origine de la droite de r gression Le raisonnement est le m me pour LQ o le facteur de multiplication est 10 risque de 0 5 D tection d l ments Les concentrations donn es par la machine sont en mg L or les limites sont donn es an mg kg Afin de les convertir nous avons utilis la formule suivante C l XVe illonX1k eq 15 teneur lt l ment chantillon X1K9 M chantillon Projet de Physique P6 STPI P6 2014 37 Page 19 sur 44 e ef 9 s INSA ROUEN Exemple type d une analyse de fiche de r sultat La partie des fichiers Excel ci dessous concerne l exploitation concr te de nos chantillons Le tableau permet de conna tre la teneur des chantillons gr ce la courbe d talonnage puis d en faire une moyenne et de calculer les incertitudes sur notre r sultat Avant de pouvoir exploiter les r sultats il faut s assurer de ne pas tre en dessous de la limite de quantification non d tectable si c lt limite de d tection non quantifia
38. jet de Physique P6 STPI P6 2014 37 Page 10 sur 44 9 e INSR e ROUEN il METHODE ET ORGANISATION Afin de r aliser ce projet de P6 le plus efficacement possible il est apparu vident l ensemble des deux groupes qu une bonne organisation serait la cl de la r ussite C est pourquoi nous avons de d cid de mettre en place un certain nombre de r gles concernant l organisation du travail dans le but de travailler dans de bonnes conditions A R partition du travail 1 Les r les Tout d abord nous avons d fini et r parti les r les de chacun d s les premi res s ances Yun Bai s est propos e pour tre la responsable instrument c est dire qu elle a d analyser le mode de fonctionnement d un four graphite absorption atomique afin de pouvoir l expliquer facilement au reste du groupe Maxime Pinchard et Sophie Napoli se sont charg s d tre les r f rents de laboratoire Ils devaient travailler ensemble afin de r aliser les protocoles de pr parations des chantillons et des talons mais aussi les ajuster en fonction des r sultats obtenus lors des exp riences men es tout au long du projet Tina Samson a t d sign e responsable qualit c est dire qu elle a d proposer un code de pr sentation commun l ensemble des documents que nous avons d r diger Son r le a galement t de mettre en place un syst me de relecture pour garantir la propret et la
39. n age aille dans la fiole Ajouter de la solution R f jusqu au 1 3 du volume environ et homog n iser Compl ter jusqu au trait de jauge avec le m lange r f Boucher la fiole et agiter pour bien homog n iser la solution Indiquer sur la fiole P6 solution m re ainsi que la formule du sel la masse pes e la date de fabrication la concentration r elle en l ment X en mg L R it rez cette op ration trois fois une fois pour chacun des sels tudi s afin d obtenir trois solutions de garde Projet de Physique P6 STPI P6 2014 37 Page 37 sur 44 e ef s INSA e ROUEN Annexe 1 3 P3 Pr paration des solutions interm diaires Afin de faire plus facilement les solutions talons qui ont une faible concentration on va proc der trois pr parations de solutions interm diaires 3 1 1 re Solution Interm diaire Concentration de Cadmium Concentration de Plomb 50 ppm 50 ppm Volume pr lever de la Sol M re Volume pr lever de la Sol M re 5 ml 5 ml 3 1 1 Verrerie utilis e Deux pipettes jaug es de 5ml Une fiole jaug e de 100 ml Une pro pipette Les solutions de garde de plomb et de cadmium La solution R f Une blouse des lunettes et des gants 3 1 2 Mode op ratoire 1 a re 0 Rincer avec la solution R f une fiole jaug e de 100 mL et une pipette jaug e de X mL Mettre en milieu la pipette correspondant au volume qu on souhaite pr lever de l
40. ns conserv les m mes talons que pour la 3 manipulation Nous nous sommes concert s avec les manipulateurs ICP leurs r sultats tant mauvais nous n avons pas lanc d analyse sur le four et nous en avons profit pour diluer les chantillons pour que les concentrations se trouvent environ au milieu de la courbe d talonnage th orique Pour trouver les facteurs de dilution nous nous sommes appuy s sur les r sultats des campagnes pr c dentes men es sur l ICP Nous en avons d duit les facteurs de dilution suivants en fonction des l ments Facteurs de Ge B45 1 B45 2 B45 3 M4CS 1 M4CS 2 M4CS 3 dilution Pb 50 50 50 100 100 100 Cd 1 1 1 5 5 5 Zn 1 1 1 1 1 1 Bien que nous n ayons recours qu au Plomb pour le four AA les dilutions pr sent es ici concernent tous les l ments 5 5 me manipulation Cette nouvelle manipulation a rapidement cess car la cuve qui contient les solutions a cass apr s seulement quelques analyses r alis es Ceci est d au fait que les cuves ont une dur e de vie limit e environ 500 passages 6 6 me manipulation Cette derni re manipulation a t faite en accord avec les utilisateurs de l ICP avec des solutions talons obtenues par dilution d une solution certifi e 1000ppm en Pb Zn et Cd pour viter les erreurs dues la gamme d talonnage cf protocole donn en Annexe 1 Protocole de pr paration des talons et c
41. ol M masse molaire de l l ment dos P puret du sel tudi lt 1 Calcul de la concentration massique r elle de la solution m re Cm Pb en ppm Il est souvent difficile de peser exactement la masse d sir e Si la masse pes e r ellement est m voici la formule permettant de calculer la concentration massique r elle de la solution m re Cm Pb en ppm Cm Pb Msel M Pb V Msen avec X l l ment tudi V volume final souhait 5 2 3 Mode op ratoire 1 Rincer une fiole jaug e de 100 mL la solution R f Projet de Physique P6 STPI P6 2014 37 Page 41 sur 44 9 e INSAR ROUEN GAN E Annexe 1 Peser pr cis ment la masse de sel de Pb dans un vase de pes e et l introduire dans la fiole Rincer le b cher en veillant ce que l eau de rin age aille dans la fiole Ajouter de la solution R f jusqu au 1 3 du volume environ et homog n iser Compl ter jusqu au trait de jauge avec le m lange r f Boucher la fiole et agiter pour bien homog n iser la solution Indiquer sur la fiole P6 solution m re ainsi que la formule du sel la masse pes e la date de fabrication la concentration r elle en l ment Pb en mg L 5 3 P2 Pr paration des solutions interm diaires Afin de faire plus facilement les solutions talons qui ont une faible concentration on va proc der trois pr parations de solutions interm diaires 5 3 1 1 re Solution Interm diaire Concentration de
42. par l utilisation d un gaz rare l argon qui place le gaz produit sur le chemin optique de l appareil Enfin lors de la derni re tape la pyrolyse les restes de l chantillon calcin sont Alimin 3 gt j i Entr e d Entr e limin s gr ce une derni re augmentation DV woe D de la temp rature jusqu 2000 C Cette x D l tape permet de r aliser de nouvelles ee gi j e K Contacteur t chantillon lectrique mesures sans contaminer la cuve par un Seege Faisceau lumineux nettoyage manuel Le tube en graphite z H ba Tube de graphite revient ensuite la temp rature ambiante 4 A s Contacteur L ch isolant gr ce un syst me de refroidissement locriquo D _ eau Enveloppe m tallique Sortie d eau Figure 3 Vue en coupe de la cuve en graphite b Absorption atomique Au cours de l atomisation se produit un gaz compos entre autres de l l ment doser Une lampe cathode creuse est utilis e pour analyser ce gaz elle est constitu e d une cathode en plomb et d une anode un fil de tungst ne tandis que l ensemble de l ampoule est rempli d argon Lorsque l on applique une tension aux lectrodes de cette lampe largon est ionis ce qui a pour cons quence d arracher les atomes de Plomb de la cathode Les atomes de Plomb sont alors dans un tat excit et tendent revenir dans leur
43. partie du solvant est limin ce qui permet de ne 10 40 temos s conserver que l chantillon brut doser Cette Figure 2 Evolution de la temp rature du four au cours de l analyse Projet de Physique P6 STPI P6 2014 37 Page 15 sur 44 o g 1INSR e ROUEN op ration est r alis e environ 100 C Au cours de la seconde tape la d composition le four est port une temp rature encore plus lev e 800 C ce qui permet d viter les effets de matrice en d composant les restes de solvant Les effets de matrice repr sentent l influence de l environnement ici le solvant sur la mesure on pourrait obtenir des r sultats diff rents pour des chantillons de m me concentration mais avec des solvants diff rents Cette tape est donc primordiale pour l analyse Il convient videment de v rifier que la temp rature de d composition est bien inf rieure la temp rature d bullition de l esp ce doser 1750 C pour le Plomb sans quoi nous pourrions perdre une partie de l chantillon Pendant l atomisation le four passe une temp rature de 1200 C en moins d une seconde Gr ce ce changement brusque de temp rature les liaisons entre les atomes des diff rentes mol cules pr sentes dans l chantillon se cassent ce qui permet d obtenir un gaz atomique C est gr ce ce gaz que les mesures d absorbance vont tre r alis es voir le paragraphe suivant Cela est possible
44. r cipients mettre au micro onde en les fermant l aide d une cl dynamom trique position F jusqu entendre un clic photos Mettre les r cipients dans le micro onde et le tuyau de sortie des vapeurs l ext rieur par la fen tre pour ne pas contaminer la salle avec les vapeurs toxiques La sonde de temp rature est introduite dans le r cipient 1 photo et le couvercle des portes chantillons est plac Fermer alors la porte du four V rifier le programme P6 MPR Cr ation le 11 03 2014 puis le mettre en route et lorsque la min ralisation est finie compter environ temps de programme 40 minutes Projet de Physique P6 STPI P6 2014 37 Page 44 sur 44 9 e INSR e ROUEN 11 12 13 14 15 16 Annexe 1 de refroidissement attendre que le micro ondes soit 30 C avant de r cup rer les r cipients Les informations du micro ondes sont donn es ci apr s Rincer et pr parer les fioles jaug es de 50 mL avec environ 15 mL d eau milliQ indiquer P6 nom du sol date masse pes e n de r p tition Ouvrir les r cipients avec la clef dynamom trique sous sorbonne pour ne pas respirer les vapeurs Verser sous sorbonne ventil e le contenu des r cipients dans les fioles jaug es et compl ter jusqu au trait de jauge avec de l eau milliQ NB ne pas mettre de bouchon mais un film car il est possible que les solutions contiennent du gaz et donc que les bouchons sautent
45. r manp latiOns ss en nn eege Ee deen ee 25 2 2 me Manipulation ens naranasan a N 25 K NT EIST ENT E 26 d Aemme manipulation sonnan a A tie tetes edane aan nids 26 5 5eM MaNnIPUIAIONE EE 26 6 6 memanipulations s sisi ini eege 26 C Exploitation des r sultats is 27 D Comparaison de l absorption atomique au four et de l ICP AES 30 VE CONCLUSION item mnt net es nr nee ea nuits 31 A Concernant l travail r alis s ssensintessssterstinnensiiatersseniersn lensieieene sente 31 Apports TE ein EE 31 C P rspectives pour l avenir meimei eree eae eeeeee ES tes nee 31 VI BIBLIOGRAPHIE sic miennes rentre dre tea ete nine nn me nets 33 VII ANNEXES ease eiiean a manner nement 35 Annexe 1 Protocole de pr paration des talons et chantillons 36 Annexe 2 lt Fiches Excel BRACH Ae sn in cine is EEN REENEN 46 TABLE DES ILLUSTRATIONS Figure 1 Photo de la plateforme tournante et du passeur Figure 2 Evolution de la temp rature du four au cours de l analyse Figure 3 Vue en coupe de la cuve en graphite Figure 4 Exemple de courbe d talonnage pour le Cadmium 226 5 Figure 5 Extrait de l exploitation Excel pour le Cadmium 226 5 Figure 6 Micro ondes microDigest utilis durant le projet Projet de Physique P6 STPI P6 2014 37 Page 4 sur 44 o g 1INSR e ROUEN REMERCIEMENTS Nous souhaiterions remercier toutes les personnes qui nous ont aid es durant le d roulement de notre projet Tout
46. r par s ne correspondaient pas aux valeurs th oriques recherch es et donc refaire 2 2 me manipulation Pour cette seconde manipulation de nouveaux talons partir du sel de Plomb ont t r alis s Le probl me de d calage du bras tait toujours pr sent Christine avait r gl le bras apr s l arr t de la premi re s rie d analyse qui incluait seulement quelques talons mais il est rest malheureusement hors d usage lorsque l analyse a t relanc e La manipulation a encore une fois d tre report e Projet de Physique P6 STPI P6 2014 37 Page 25 sur 44 o g 1INSR e ROUEN 3 3 me manipulation Pour cette analyse nous avons ajout le modificateur afin d optimiser d ventuels r sultats De plus en vue des r sultats obtenus l ICP de nouveaux talons avaient t r alis s Est alors survenu un nouveau probl me le capillaire qui pr l ve les solutions touchait les parois des cuves cause d un d r glement de la cam ra de l appareil qui a pour fonction de d tecter le passage des cuves et ainsi permettre l alignement des l ments Christine a donc arr t la manipulation pour pouvoir r gler l appareil Elle a lanc l analyse le lendemain matin pour que nous puissions r cup rer les r sultats dans la journ e mais le probl me n tait pas r gl et donc cette troisi me manipulation s av ra inutile 4 4 me manipulation Lors de cette s ance nous avio
47. re dissociation des l ments lors de l tape de s chage et de d composition du four B Outils statistiques 1 Courbe d talonnage Apr s les passages sur l ICP nous avons r cup r les r sultats que nous avons exploit s Nous les avons tap s l ordinateur sous forme de tableaux r capitulatifs dont nous nous sommes servis pour remonter la teneur massique de chaque m tal dans chaque chantillon Le principe de l ICP passe par un talonnage Nous avons choisi des concentrations d talons qui vont d une valeur inf rieure la valeur limite autoris e jusqu des valeurs de concentration sup rieures Ces talons nous ont permis de tracer des courbes d talonnage pour chaque l ment chaque longueur d onde La concentration en l ment des chantillons est d termin e par comparaison avec ces courbes d talonnage Si la courbe est utilisable alors son coefficient de d termination doit tre tr s proche de 1 et la courbe avoir une forme lin aire D autre part il faut v rifier pour chaque mesure de concentration que le coefficient de variation Cy soit inf rieur 3 Sinon cela veut dire qu il y a une grande variation entre les mesures et donc que l talon n est pas stable au niveau analytique Seuls les blancs peuvent avoir un grand Cy car comme ils contiennent de tr s faibles concentrations une variation m me minime devient proportionnellement tr s importante gt ii 2 Ooi
48. s peuvent atteindre plusieurs dizaines de m tres de profondeur La phytoextraction Cette m thode permet l accumulation d l ments m talliques en traces dans les parties a riennes r coltables d esp ces v g tales c est dire les tiges et les feuilles Cette technique permet la d pollution des sols en diminuant la concentration des polluants En effet les racines de ces v g taux peuvent absorber via leurs racines les l ments lourds des sols Ces polluants sont redirig s vers les parties a riennes et ces parties enrichies en m taux lourds seront r colt es Les feuilles se d graderont ensuite et les m taux pourront tre r cup r s La r ussite de la d pollution d pend surtout du choix des esp ces v g tales En effet il en existe plusieurs types Les esp ces hyper accumulatrices qui peuvent stocker d importantes concentrations en l ments m talliques 10 fois plus que le reste des v g taux Les accumulatrices biomasse capables de produire une forte masse et ainsi d augmenter le stock de polluants qui peut tre accumul Projet de Physique P6 STPI P6 2014 37 Page 9 sur 44 o g 4INSA e ROUEN Il y a tout de m me quelques limites la phytotechnologie L une d elles est que les racines des plantes ne peuvent qu atteindre 50 cm de profondeur en moyenne elles ne peuvent donc pas absorber la totalit des polluants qui se situent parfois une plus grande profondeur Pro
49. sonnes de nationalit s diff rentes nous a montr la n cessit d tre organis sp cifique et rigoureux dans notre travail Il s av re que parfois les r sultats nous paraissent clairs lors de la manipulation mais le sont beaucoup moins quelques jours apr s C est de cette mani re que nous avons appris tre plus performants Par exemple les conventions d criture mises en place comme la fa on de tenir le cahier de laboratoire ou les en t tes des protocoles ont rendu la communication au sein du groupe plus efficace Par ailleurs le fait de travailler sur un th me concernant la chimie nous a permis d appr hender une application de la chimie dans la vie de tous les jours Ainsi nous avons pu avoir une approche moins th orique et plus appliqu e de nos cours de chimie Nous avons aussi d couvert de nouvelles techniques d analyse principalement le fonctionnement d une analyse sous l ICP et le four AA De plus le fait de manipuler en bin me nous a permis de gagner en assurance lors de nos travaux pratiques C Perspectives pour l avenir Dans une perspective de poursuite de ce projet dans le futur nous nous permettons de sugg rer quelques orientations possibles il pourrait tre int ressant d analyser des produits tels que l eau du robinet ou des aliments de bo tes de conserve Ces derniers font partie de notre vie quotidienne et nous permettraient de nous sentir d autant plus concern s Projet de Physique P6 S
50. t chacun aidait quand il le pouvait B Communication 1 Qualit Afin de faciliter la communication et la compr hension au sein du projet un r f rent qualit a t nomm et il a mis en place une d marche qualit qui se voulait simple mais efficace suivie et comprise par tous Elle comprenait les points suivants Une mise en page unique et un nom de fichier logique qui stipule le genre du fichier protocole compte rendu la date l auteur la version une r flexion sur un syst me d archivage efficace et accessible tous voir paragraphe suivant diff rents moyens permettant de faciliter la communication au sein des membres du groupe voir paragraphe 3 Projet de Physique P6 STPI P6 2014 37 Page 12 sur 44 o g 4INSA e ROUEN 2 Syst me d archivage Pour que chacun soit au courant de l avancement du projet il tait n cessaire que nous ayons tous acc s aux documents quel qu en soit l auteur et que nous puissions facilement les am liorer Il a fallu r fl chir un syst me d archivage simple et efficace Pour cela nous avons eu l id e d avoir recours des plateformes de partage de documents en ligne pour viter une surcharge de nos bo tes mail respectives mais aussi pour pouvoir consulter les derni res versions des documents mis en ligne et ainsi faciliter leur relecture Nous voulions tout d abord utiliser DropBox mais certains membres du groupe ne pouvaient plus
51. t de qualit analytique pour les traces de m taux 1 1 Verrerie utilis e Flacon de 1L Eprouvette gradu e de 100mL 1 2 Mode op ratoire 1 Rincer le flacon l eau MilliQ Rincer l prouvette l eau MilliQ et la mettre en milieu avec l acide nitrique Mesurer et introduire 40mL d acide nitrique dans le flacon Rincer l prouvette l eau MilliQ et la mettre en milieu avec l acide chlorhydrique Introduire 120mL d acide chlorhydrique dans le flacon en 2 fois OO Un SS 4 Etiqueter le flacon avec P6 et les esp ces pr sentes en solution 2 P2 Pr paration des solutions de garde 2 1 Verrerie utilis e 3 fioles jaug es de 100 mL avec leur bouchon 3 b chers Une balance d analyse 0 1 mg pr s Un entonnoir De la solution R f Dunitrate de plomb Phb NO3 2 pour analyse a mieux ou pur Dunitrate de Cadmium Cd NO3 2 pour analyse mieux ou pur Dunitrate de Zinc Zn NO3 2 pour analyse mieux ou pur Une blouse des lunettes et des gants Attention Tous les contenants fioles b chers pipettes doivent tre pr alablement rinc s cf L PRECISION 2 2 Informations sur les sels pr lev s Sel pr lever Masse Molaire sans eau Puret Num ro CAS Nitrate de Plomb 331 20 g mol 0 995 10099 74 8 Projet de Physique P6 STPI P6 2014 37 Page 36 sur 44 9 e INSR ROUEN Annexe
52. t possible de tracer la courbe du signal en fonction de la concentration de l l ment Dans notre cas cette courbe est lin aire Par la suite lorsque nous analysons un chantillon l appareil se r f re cette courbe d talonnage pour d duire et indiquer la concentration de l l ment cherch Il est n cessaire pour que les analyses soient efficaces et pr cises que la courbe d talonnage comprenne les concentrations des chantillons Ne connaissant pas les concentrations des chantillons avant notre premi re campagne il nous a fallu apr s la d couverte de celles ci les adapter et adapter nos talons pour que les deux co ncident Concernant les talons nous en avons ajout ou ajust les concentrations Nous avons aussi dans le m me but dilu les chantillons afin qu ils entrent dans la courbe d talonnage Nos talons taient initialement faits partir de sels des min raux analyser nitrates de Zinc Cadmium et Plomb Nous verrons par la suite que ces pr parations taient source d erreurs Nous avons donc pour notre derni re campagne r alis e des talons partir de solutions certifi es 1000ppm de chaque l ment Pr paration de la solution r f rence Lors de chaque pr paration d talons ou d chantillons nous avons utilis une solution appel e solution r f rence Cette solution avait pour but de remplacer l eau milliQ que l on rajouter la plupart du temps en chimie lors
53. taient loin d tre suffisantes pour nous organiser 4 Communication avec le personnel de laboratoire Communiquer au sein des membres du groupe du projet n est bien s r pas suffisant nous devions rendre des comptes Mme Delaroche responsable du projet mais aussi informer le personnel de laboratoire lorsque nous voulions faire des travaux pratiques En ce qui concerne Mme Delaroche nous communiquions principalement lors des s ances hebdomadaires et par mails tout s est bien d roul nous avons t beaucoup soutenus et nos questions ne restaient jamais sans r ponse En ce qui concerne le personnel de laboratoire nous n avons pas imm diatement r alis que nous ne pouvions pas aller et venir comme bon nous semblait Ainsi ce n est qu au bout de la deuxi me s ance de pr paration des solutions que nous avons commenc vraiment changer avec le personnel de laboratoire Nous tions d pendants deux car nous ne pouvions pas tre seuls lors des manipulations et au d but nous ne savions pas comment fonctionnaient les machines utilis es four Projet de Physique P6 STPI P6 2014 37 Page 13 sur 44 o g 4INSA e ROUEN microdigest four AA ICP Nous avons t tr s bien accueillis et le personnel tait tr s arrangeant d s lors que nous tions inscrits sur le planning nous recevions toute l aide n cessaire C Probl mes rencontr s Malgr l engagement de chacun et les d marches pr
54. tat fondamental en mettant un photon Le photon ainsi mis a une nergie propre et le rayonnement associ une longueur d onde caract ristique ici du Plomb Cette lumi re est ensuite transmise dans la cuve en graphite gr ce un syst me de miroirs La lumi re traverse ainsi le gaz analyser et une mesure d absorbance est r alis e gr ce un capteur situ la fin du chemin optique Projet de Physique P6 STPI P6 2014 37 Page 16 sur 44 o g 4INSA e ROUEN Enfin gr ce la loi de Beer Lambert nous savons que l absorbance est proportionnelle la concentration de l chantillon selon la formule suivante avec A l absorbance la longueur du chemin optique parcouru par le faisceau lumineux et c la concentration de l l ment recherch eq 0 Absorbance A k c Il suffit donc de reporter la mesure obtenue par le capteur sur la courbe d talonnage donnant l absorbance en fonction de la concentration pour trouver la concentration de l chantillon analys 3 Utilisation du modificateur de matrice Afin de limiter au maximum les effets de matrice dans l chantillon il est possible d utiliser un modificateur de matrice qui d pend de l l ment doser pour le plomb nous avons utilis du nitrate de magn sium MgNO3 de concentration 10mg L Le but du modificateur est de former une matrice moins complexe que celle form e par l chantillon et le solvant et ainsi de permettre une meilleu
55. tion en m taux D Les plantes une des solutions au probl me Les chantillons de sol que nous avons utilis s appartenaient une doctorante r alisant une th se sur les phytotechnologies Les phytotechnologies utilisent des esp ces v g tales afin de contenir extraire ou d grader des mati res organiques ou inorganiques Ce sont des techniques douces qui apparaissent adapt es aux traitements des grandes surfaces ainsi qu aux enjeux du d veloppement durable Aux Etats Unis la viabilit technique et financi re de ces m thodes a t test e et approuv e En France l activit industrielle contribue grandement la pollution des sols Trouver une solution ce probl me est une priorit du Grenelle Environnement De ce fait l mergence des phytotechnologies est vivement encourag e de nos jours cette innovation permettrait d augmenter la production industrielle avec un impact cologique moindre Il existe trois diff rentes techniques de phytotechnologies La phytostabilisation cette technique ne r duit pas la concentration en m taux lourds mais la stabilise En effet les racines des v g taux utilis s emprisonnent dans leurs cellules les m taux lourds et ont la capacit de les accumuler La phytod gradation cette technique concerne exclusivement les mati res organiques non trait e dans ce projet Les esp ces v g tales commun ment utilis es pour cela sont des arbres dont les racine
56. tra ner des dommages de l cosyst me imm diatement ou apr s une certaine p riode Utilisation selon la dangerosit ne pas verser dans les canalisations dans le sol ou dans l environnement Respecter les consignes d limination B R sultats Contrairement l ICP le four absorption atomique AA ne peut analyser qu un seul l ment la fois Nous avons donc t orient s vers l analyse du Plomb Cet appareil a la facult de pouvoir travailler sur des concentrations faibles et sur des gammes relativement larges 1 1 re manipulation Lors de cette premi re manipulation il a fallu mettre au point une m thodologie pour tous nos essais Nous avons rentr dans le logiciel du four AA un ordre de passage de nos diff rentes solutions blancs talons chantillons qui sera le m me pour les manipulations suivantes La premi re manipulation a t lanc e sans utiliser de modificateur Malheureusement le bras de l appareil qui permet le d placement du capillaire cens pr lever les solutions analyser tait d cal cette importante avarie technique n a pas pu tre r par e imm diatement La manipulation a donc d tre stopp e apr s le passage de 3 talons et les quelques r sultats de cette s ance sont inexploitables Cependant nous avons pu travailler avec les r sultats du groupe travaillant sur l ICP car utilisant les m mes solutions nous nous sommes alors aper us que les talons p
57. ui se trouve dans le commerce Projet de Physique P6 STPI P6 2014 37 Page 22 sur 44 o g 4INSA e ROUEN 2 Etalons Deuxi me campagne Nous sommes donc partis d une solution concentr e 10 ppm en Cadmium Plomb et Zinc Les concentrations souhait es pour les trois l ments taient identiques que pour la premi re campagne ceci pr s que nous tions plus s rs des r sultats puisque partant d une solution certifi e Nous avons juste rajout deux talons pour le Plomb dont la concentration tait de 0 25 et 0 5 ppb mais ils n ont pas t d tect s par l ICP 3 Echantillons Pour tudier les chantillons de terre il a d abord fallu mettre les l ments tudier en solution En effet les machines utilis es n cessitent que les l ments soient sous forme ionique ou atomique Afin d exploiter les chantillons de terre nous avons r alis un protocole d taill qui explique les diff rentes tapes suivre voir en Annexe 1 Protocole de pr paration des talons et chantillons Nous avons pass les terres au four micro onde afin de les atomiser le tout dans une solution acide d nomm e solution de r f rence afin de stabiliser les chantillons et ainsi les conserver plus longtemps et dans de meilleures conditions 1 mois environ Nous avons tudi deux chantillons diff rents pr lev s par la doctorante l chantillon Bord de Route B45 et l chantillon
58. utre m lange d acide l inconv nient est qu on ne peut tre s r que tous les m taux soient bien extraits du sol Pour cette m thode il existe deux techniques l une reflux dans un ballon ou l autre sous pression dans un four micro ondes La seconde est nettement plus rapide et c est celle que nous utiliserons Mise en solution par l acide fluorhydrique proc d extr mement dangereux car cet acide ronge les os m me apr s arr t de l exposition et l acide perchlorique Mise en solution par fusion alcaline l encore le risque de contamination est lev Ensuite pour r aliser les mesures des concentrations sur les solutions nous utiliserons la m thode de spectrom trie d mission plasma ICP et la spectrom trie d absorption atomique AAS Pour s assurer de l efficacit de l extraction on pourra utiliser le protocole d extraction sur des sols de teneur certifi e en l ments lourds Projet de Physique P6 STPI P6 2014 37 Page 8 sur 44 o g 1INSR e ROUEN doper des sols avant l extraction par ajout d une quantit connue d l ment lourd et v rifier lors de l analyse qu on retrouve celle ci Nous n avons malheureusement pas pu tester cette m thode au cours de notre projet par manque de temps N anmoins plusieurs param tres sont prendre en compte lors de la r alisation de ces mesures solubilit des m taux teneur en eau granulom trie pH concentra
59. y stocker de documents nous avons alors opt pour FileZilla Cependant au bout d un mois d utilisation plusieurs probl mes nous ont convaincus de changer de plateforme de partage la connexion au compte tait longue voire impossible et n tait pas si simple d utilisation Finalement nous avons cr un compte Google et avons transf r tous nos documents sur GoogleDrive L encore son utilisation fut parfois laborieuse mais force est de constater que les plateformes de partage de documents en ligne sont tr s pratiques et ont grandement facilit l avanc e du projet 3 Communication au sein des membres du groupe Communiquer au sein d un projet n est pas toujours vident nous en avons imm diatement pris conscience C est pour cette raison que nous avons mis en place plusieurs moyens de communication au sein du groupe Tout d abord nous avons chang nos num ros de portable et adresses mail puis nous avons cr un groupe Facebook qui permet de faciliter l change aupr s de tous les membres du groupe ainsi que de discuter instantan ment des diff rents probl mes rencontr s Nous avons souvent utilis le groupe Facebook quand il s agissait d organiser des travaux pratiques ou de se r partir le travail par exemple l exploitation des r sultats gr ce au fichier Excel En effet bien que les s ances hebdomadaires chaque mercredi matin se sont av r es indispensables et le plus souvent constructives elles
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