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Contaminant émergent : Arsenic

Contaminant émergent : Arsenic. Dans le cadre du cours CHM3103 – Chimie analytique environnementale Par Do, Thi Xuan Truc Hiver 2011 – 05/04/2011. Introduction. L’arsenic : retrouvé dans les eaux, sources naturelles (érosion des sols, rochers, minéraux)

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Contaminant émergent : Arsenic

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Presentation Transcript

  1. Contaminant émergent : Arsenic Dans le cadre du cours CHM3103 – Chimieanalytiqueenvironnementale Par Do, ThiXuanTruc Hiver 2011 – 05/04/2011

  2. Introduction • L’arsenic : • retrouvé dans les eaux, sources naturelles (érosion des sols, rochers, minéraux) • provient aussi de nature anthropique (déchets industrielslibération de particules dans l’environnement) • Eaux contaminées en Indes, Bangladesh, Chine, Taiwan, Argentine, quelques parties des États-Unis, et plusieurs autres

  3. Compilation de donnéesobtenues à partir de 31 350 échantillonsd’eausouterraineentre 1973-2001 (Remarques : majoritairement As(III) en profondeur, et As(V) en surface)

  4. Problématiques • Aigus : • douleurs musculaires, diarrhées, vomissement • consommationd’As(inorg.) de 600 µg/kg de masse corporelle/jour, ou plus,  mort • Inhalation AsH3 : DL pour unepériode de 30 min25-50 ppm . • Chroniques : • natures cancérigènes (vessie, rein, foie, poumons) • détérioration de la peau (lésions, hyperpigmentation...)

  5. Routes d’exposition à l’As et Régulations pour As(inorg.) • Principalement par ingestion (eau/nourritures contaminées) • Inhalation (air, poussières, sol) • EPA = U.S. Environmental Protection Agency • FDA = U.S. Food and Drug Administration

  6. Exempled’effetsnéfastessur des gens ayant consommés de l’eaucontaminée à l’As (Arsenical Hyperkeratosis) Différent patient, cancer (croissance de cellules squameuses de carcinome) Même patient, hyperpigmentation de la peau (partie plus foncée)

  7. L’arsenic et sesdérivés • Niveaux de toxicitédifférent • Existe 4 formesd’oxydation (-3, 0, +3, +5) • Dansl’eau, As existesousforme org. et inorg. • As(org.)dérivé de réactions de méthylation des As(inorg.)

  8. Structures de composésd’Asdansl’eau + toxique As(III) As(V) DMA

  9. Méthodespermettant la détection de composésd’As • HPLC combiné à : ICP-MS, HG-AAS (Hydride Generation-AAS),ou à unedétection MS par électrospray  les plus performantes pour des matrices biologiques et environnementales

  10. Étude comparative sur les méthodes HG-AAS et LC-ICP-MS • Inspirée par l’articlepublié par Akter, K.F. et al. (Australie, 2005) • Ils se sontconcentréssur la déterminationd’As(III), d’As(V) et de DMA • Échantillonsd’eausouterrainecontaminéeprovenant du Bangladesh

  11. Principe général pour la technique HG-AAS • Systèmesemblable à AAS, saufque le nébulisateurn’est pas utilisé et il y a présence d’un système pour générer les hydrures volatiles • HG-AAS vs AAS : HG permetLOD des métalloïdes génèrent les hydruresvolatils

  12. Principe général pour la technique LC-ICP-MS • LC : séparation de composéselonleur temps rétentionsur la colonneutilisée • ICP-MS :

  13. Avantages et désavantages de chaque technique

  14. Quelquesrésultatsexpérimentaux de l’article • Pas d’interférencesspectralesrencontrées pour 75As (donc pas de 40Ar35Cl)

  15. Quelquesrésultatsexpérimentaux de l’article Légende : <LD, non détecté ; (-), pas été déterminé ; I = LC-ICP-MS ; II ; HG-AAS ; III = ICP-MS • Les deuxméthodesoffrentunegrandesensibilité et y sontsimilaires (faibleécart) • [As(V)]  [As(III)] : pcq As(III) oxydé en As(V) dû à l’entreposage ...

  16. Traitementspossibles • Les plus communs : • osmose inversée : • éliminent la majorité des impuretés de l’eau • l’eau est forcé à travers d’une membrane où les composés n’y traversent pas • échange d’anions : • l’eau traverse une résine où l’As est éliminé en échangeant avec une substance non-toxique attachée sur la résine. • échange jusqu’à une saturation de la résine, puis changement de système pour régénérer la résine • distillation : • un système de distillation amène l’eau à ébullition • le reflux recueille les vapeurs d’eau quasi-pur laissant les minéraux, contaminants, métaux, incluant As dans le ballon initial

  17. Conclusion • HG-AAS et LC-ICP-MS sont des techniques performantes pour la détermination des composés d’As • Existe quelques traitements d’eau contaminée à l’As • Travaux futurs : solutions plus accessible pour les pays défavorisés • Étude récente, par un groupe de chercheurs en Indes, sur l’ail qui pourrait aider à l’élimination d’une certaine quantité d’As dans le corps (2009)

  18. QUESTIONS??

  19. Références • Richardson, S.D. and T.A. Ternes. «Water Analysis: Emerging Contaminants and CurrentIssues», AnalyticalChemistry, 2005, 77, 3807-3838. • Canada, H. L'arsenic dans l'eau potable. 2006, [http://www.hc-sc.gc.ca/hl-vs/alt_formats/pacrb-dgapcr/pdf/iyh-vsv/environ/arsenic-fra.pdf], consulté le 30/03/2011. • Bose, U., M. Rahman, and M. Alamgir. «Arsenic Toxicity and SpeciationAnalysis in Ground Water Samples: A Review of SomeTechniques» International Journal of ChemicalTechnology, 2010,1-12. • Das, N.K. and S.R. Sengupta. «Arsenicosis: Diagnosis and treatment», Indian J DermatolVenereolLeprol, 2009, 74(6), 571-581. • Theytaz, J.B., T.; Lintel, H. van; Renaud, P.; Diesel, E.; Merulla, D.; van der Meer, J. «Biochipwith E. coli bacteria for detection of arsenic in drinkingwater», ProcediaChemistry, 2009, 1,1003-1006. • Akter, K.F., et al., «Speciationof arsenic in ground water samples: A comparative study of CE-UV, HG-AAS ans LC-ICP-MS». Talanta, 2005. 68, 406-415. • Sauvé, S., Note de cours CHM3103-Chapitre 7 : Éléments traces, 2011. • B'Hymer, C. and J.A. Caruso, Arsenic and itsspeciationanalysisusinghigh-performance liquide liquidchromatography and inductively couples plasma mass spectrometry. Journal of Chromatography A, 2004,1045,1-13.

  20. Références • Van den Broeck, K. and C. Vandecasteele, «Eliminationof Interferences in the Determination of Arsenic and Determination of Arsenic in Percolate Waters from an IndustrialLandfill by InductivelyCoupled Plasma Mass Spectrometry», AnalyticalLetters, 1998, 31(11),1891-1903. • Choong, T.S.Y., et al., «Arsenic toxicity, healthhazards and removal techniques from water: an overview». Desalination, 2007, 217, 139-166. • U.S. Environmental Protection Agency. Arsenic Compounds, [http://www.epa.gov/ttn/atw/hlthef/arsenic.html#ref1], consultéle 04/04/2011. • Agency for Toxic Substances and Disease Registry. Arsenic Toxicity, [http://www.atsdr.cdc.gov/csem/arsenic/toc.html], consulté le 04/04/2011. • U.S. Geological Survey. Arsenic in ground water of the United-States. [http://water.usgs.gov/nawqa/trace/arsenic/], consulté le 04/04/2011. • Chasteen, T.G. (Sam Houston State University), HGAAS, [http://www.shsu.edu/~chm_tgc/primers/HGAAS.html], consulté le 04/04/2001. • Gouvernment of Nova Scotia. Arsenic in Nova Scotia’s Drinking Water. [http://www.gov.ns.ca/nse/water/arsenic.asp], consulté le 04/04/2011. • Flora, S.J.S., Mehta, A. et Gupta, R. «Prevention of arsenic-induced hepatic apoptosis by concomitant administration of garlic extracts in mice», Chemico-Biological Interactions, 2009,177, 227–233.

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