Avenir de la technique

Les améliorations apportées à la technique ont permis de réduire la taille minimale détectable des NM de ZnO par SP-ICPMS. Toutefois, d’autres améliorations pourraient être apportées à la méthode pour l’optimiser davantage. Par exemple, pour augmenter la reproductibilité des expériences ainsi que pour automatiser les analyses, un module automatique rempli de résine pourrait remplacer la cartouche. En ce sens, le modèle de suppresseur ionique utilisé en chromatographie ionique commercialisé par la compagnie Metrohm® serait très intéressant. Il est constitué de trois cellules remplies de résine située sur un rotor et pouvant être connectées à trois entrée/sortie différentes. Ainsi, pendant qu’une résine est utilisée pour l’analyse, la deuxième peut être régénérée et la troisième rincée en même temps, de sorte qu’une cellule est toujours prête pour les analyses. En ajoutant un collecteur de factions, la concentration ionique du métal capté par la résine pourrait également être analysée afin de calculer les bilans de masse des échantillons.

dans l’eau déionisée pour utiliser une matrice simple, mais, tel qu’il a été vu, des colloïdes de Zn peuvent s’y former et fausser les résultats. En comprenant mieux le comportement des NM de Zn ainsi que celui des ions en solution suite à leur dissolution, des corrections pourront être apportées aux courbes de distribution afin qu’elles représentent mieux celles des NM.

Finalement, l’autre point à améliorer considérant la détection des NM dans les échantillons naturels par SP-ICPMS consiste en la ségrégation des NM vis-à-vis des particules naturelles contenant du zinc à leur surface. Bien que l’instrument utilisé lors de cette recherche puisse difficilement, seul, répondre à cette question, l’utilisation de l’imagerie par microscopie électronique de balayage serait intéressante pour visualiser la répartition de Zn dans les colloïdes organiques avant et après exposition à des NM, à condition qu’ils y soient assez concentrés pour pouvoir être détectés.

6. Conclusion

La caractérisation des NP dans les matrices aqueuses complexes est un défi analytique de taille. Bien que la SP-ICPMS soit présentement la méthode ayant le plus grand potentiel pour y parvenir, certaines limitations persistent pour l’analyse de certains types de NP qui se dissolvent facilement ou qui se retrouvent naturellement en grande concentration dans les matrices naturelles étudiées. En ce sens, les ZnO NP constituent un bon modèle d’étude et ont été utilisées lors des travaux présentés dans le cadre de ce mémoire pour adapter la méthode de détection avec une résine échangeuse d’ion sur un appareil ICP à haute sensibilité.

Ainsi, pour diminuer le bruit de fond lors des acquisitions et pour détecter de plus petites tailles de particules, la combinaison de trois stratégies s’est avérée fructueuse. D’abord, le couplage d’une résine échangeuse d’ion au montage d’analyse a permis de retirer les ions et les complexes labiles de Zn de la solution, et ainsi de réduire grandement le bruit de fond lors des analyses. De même, l’utilisation d’un appareil ICPMS à secteur magnétique, plus sensible qu’un détecteur à quadripôle, a permis d’augmenter le signal généré pour une même particule. L’utilisation de temps d’intégration de l’ordre des microsecondes a également permis de mieux définir le passage des particules, et donc d’augmenter la précision quant à leur taille. Combinées, ces stratégies ont grandement diminué le seuil de détection de taille de 36 à 8,2 nm dans l’eau déionisée. Une attention particulière a également été accordée au traitement des résultats afin d’éviter de limiter le nombre de faux positifs et de faux négatifs dans la distribution de pics résultante.

Le choix des matériaux des contenants utilisés pour préparer et analyser les nanoparticules a un impact sur leur détection. Comme les solutions ne sont pas en milieu acide, l’adsorption des ions qu’elle contient sur les parois peut être importante, notamment en présence de PVC et de PFA. Toutefois, les La2O3 NP ne semblaient pas être adsorbés. Comme

La méthode ainsi développée a pu être appliquée à des échantillons d’eaux naturelles. D’abord, des ZnO NP ont été ajoutées à une eau de rivière filtrée pour y suivre leur évolution. En comparant les résultats avec ceux obtenus dans l’eau déionisée, il a été déterminé que le pH jouait un rôle primordial dans la stabilité des particules. De même, les particules naturelles contenant du Zn ont été caractérisées dans une eau de rivière et une eau de pluie. Pour ces deux milieux, la SDT était supérieure que celle trouvée dans l’eau déionisée en raison de la présence de complexes inertes de Zn qui ne pouvaient être retirés de la solution avec la technique d’échange ionique, même si des résines aux différentes propriétés complexantes ont été utilisées. Par ailleurs, ces NP naturelles contenant du zinc ont également été trouvées en très grandes concentrations. Toutefois, comme les particules n’ont pas été séparées en fonction de leur taille totale avant leur analyse et que leur spéciation est inconnue, il a été impossible de déterminer s’il s’agissait réellement de NP, ou si leur composition était hétérogène. De même, il a été impossible de déterminer si elles étaient d’origine naturelle ou anthropogénique.

Ces résultats mettent en lumière la complexité de la détection des NP dans l’environnement et soulignent l’importance de la caractérisation complète des échantillons. En effet, l’analyse combinée de plusieurs paramètres (taille moyenne, concentration en nombre, distribution de taille et le seuil de détection de taille, notamment) est essentielle pour obtenir un meilleur portrait de leur présence. Bien que la détection de ZnO NP dans les matrices environnementales n’ait pas pu être effectuée avec certitude, les développements proposés dans ce mémoire pourront servir d’outils techniques ou de réflexion pour l’amélioration de la détection de NP dans des cas complexes, et pourront être combinés à d’autres stratégies pour discriminer les particules en fonction de leur origine. En ce sens, les travaux de Praetorius et al. [74] sur l’analyse simultanée de plusieurs métaux par SP-ICPTOFMS en utilisant un programme d’intelligence artificielle pour ségréguer les particules naturelles des particules d’origine anthropogénique en fonction de leur empreinte isotopique sont prometteurs. Dans tous les cas, le développement de nouvelles stratégies de caractérisation est nécessaire pour réduire les incertitudes liées aux conséquences sur l’environnement et la santé humaine qu’apporte la croissance de cette industrie, et ainsi s’assurer que son développement s’effectue de façon sécuritaire pour tous.