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-dana des échantillons de plantes intoxiquées par F • Des échan-tillons de plantules d'abricotier intoxiqués par un apport

excessif de F nous ont été fournis par la Station fédérale de recherches agronomiques de Lausanne oü des études sur la toxicité de cet ion sont en cours. Les échantillons qui nous ont été

fourni• avaient 6tê préalablement séchés puis finement broyés.

L'échantillon que nous avons analysé contenant

245 p.p.m. de F- provient de jeunes plantules d'abricotier,

auxquels le fluor avait été ajouté A la solution nutritive

aoua forme de (NH4

>

2

F6

Si.

un échantillon végétal (Plantago)

Plantage 1 (9,72 rng/10 ml) Plantage 2 ( 11 , 9 4 mg 11 0 ml)

V (ml) B Tx

q(ng) Tx

(50 ng/rn1) Tx + e X a) y b)

Tx + e q(ng) X a) y b)

0,4 10,5 8,3 21,3 11,0 8,7 18,1

0,4 0,2 21,0 16,5 16,8 26,5 20,9 22,7

0,6 16,0 12,6 21,6 20,5 16,1 22,5

0,6 0,2 25,5 20,1 17,3 32,5 25,6 21,7

0,8 20,0 15,7 20,2 24,0 18,9 19,8

0,8 0,2 32,0 25,2 19,5 40,0 31,5 22,5

...

0

1,0 28,5 22,4 23,1 34,0 26,8 22,4 \0

1,0 0,2 37,5 29,5 20,0 48,0 37,8 23,3

Te 12,7 Te 12,7

Tb 23,0 Tb 23,0

x

21,6 18,4

x

20,7 22,6

E % c)

-

+ 10,2

-

+ 13,6 E % c) + - 16,4 +

-

4,6

10 2 10 2 Tx + e -Te

B) . Tx b) Etalon mixte y (p.p.m. B)

a) Etalon externe X (p.p.m. = Te. P. V. = Te.P.V.

c) p = 95 %, t

. .

3,18 d) Mesures : cf Tableau 2.1 (fente 0,15)

échantillon vé2êtal (Bursa Eastoris)

Bursa pastoris 1 ( 7 , 8 5 mg 11 0 ml ) d) Bursa pastoris 2 (9,12 mg/10 ml) d)

v

(ml) B Tx

q(ng) Tx q(ng) X a) y b)

(50 ng/ml) Tx + e X a) y b)

Tx + e

0,4 15,3 11,9 37,8 16,8 13,0 35,7

0,4 0,2 28,3 21,9 37,9 30,3 23,5 37,0

0,6 22,8 17,7 37,5 23,8 18,4 33,7

0,6 0,2 35,9 27,8 37,8 39,8 30,9 38,1

0,8 31,3 24,3 38,6 35,3 27,4 37,5 ...

0,8 0,2 44,3 34,3 38,8 48,3 37,4 37,6 ... 0

1,0 39,8 30,9 39,3 44,8 34,7 38,1

1,0 0,2 57,3 44,4 43,8 59,3 46,0 39,4

Te 12,9 Te 12,9

Tb 24.L.6 Tb 24.L.6

x

38,3 39,6 x 36,3 38,0

E % c)

-

+ 3,4 -+ 11,4 E % c) +

-

8,7

-

+ 4,3 a) et b) pour les calculs, cf Tableau 9.1

c) p

. .

95 %, t

. .

3,18

d) mesures cf Tableau 2.1 (fente 0,15)

V{ml)

0,4 0,4 0,6 0,6 0,8 0,8 1,0 1,0

a) et b) c)

d)

un échantillon végétal (Artemisia}

Artemisia 1 (7,18 mg/10 ml}d} Artemisia (7, 945 mg/ml} d)

B Tx

q(ng) X a) y b) Tx q(ng)

x

a) y b}

{50 ng/ml) Tx + e Tx + e

15,0 10 34,8 17,5 11,7 36,7

0,2 30,5 20,3 36,0 32,5 21,7 36,6

23,2 15,5 36,0 24,2 16,1 33,9

0,2 38,2 25,5 36,1 42,7 28,5 38,9

29,7 19,8 34,6 32,7 21,8 34,4

0,2 44,2 29,5 34,1 51,2 34,1 38,1

40,7 27,1 37,9 43,7 29,1 36,8

0,2 55,7 37,1 38,0 61,7 41,1 39,4

Te 15,0 Te 15,0

Tb 25,8 Tb 25,8

x

35,8 36,1

x

35,5 38,3

E % c) + - 6,7

-

+ 7,0 E % c)

-

+ 6,8 + - 6,1 pour les calculs, cf Tableau 9.1

p : 95 % 1 t : 3,18

mesures cf Tableau 2.1 (fente 0,15)

...

...

...

Pour faire cette analyse, nous avons effectué des pesées et des digestions individuelles pour chaque dosage. Le Tableau 9.4 montre que malgré la quantité anormalement élevée de F , et malgré

-la pesée de prises de l'ordre du milligramme, les résultats sont tout à fait satisfaisants. Ici aussi, on peut constater le bon accord entre les résultats déterminés par les méthodes de l'étalon externe et mixte.

Les résultats que nous avons obtenus pour cet échantillon ont été confirmés par des dosages effectués à la Station fédérale de recherches agronomiques de Lausanne après minéralisation par voie sèche de prises supérieures à 100 mg à l'aide de la méthode colorimétrique à la 1, l ' dianthrimide.

En conclusion, on peut dire que la technique dosage utilisée dans notre travail permet de déterminer de manière satisfaisante des quantités de bore de l'ordre du nanogramme dans des quantités d'échantillons inférieures au milligramme.

Cette technique est valable pour le dosage de traces de bore des échantillons végétaux dont la teneur est supérieure à 2 p.p.m.

9.2 Dosage de submicrotraces de bore dans les extraïts de sols Le schéma du cycle du bore proposé dans la Fig. 6.1 permet de se rendre compte de l'importance que représentent des traces de cet élément dans les sols dans lesquels il peut se

trouver sous diverses formes. Dans notre étude, nous nous sommes principalement préoccupés du dosage de traces de bore dans des extraits aqueux de sols selon Berger et Truog(SG) ainsi que dans

(50,112) plusieurs humus.

9.2.1 Le bore assimilable

Il est très difficile de définir exactement quelle partie du bore total contenu dans un sol est assimilable par

les plantes, ceci d'autant plus qu'il peut y avoir des différences

TABLEAU 9. 4

Résultats de plusieurs dosages effectués sur un échantillon végétal : plantules d'abricotier

intoxiqués par F-{245 p.p.m.) d)

importantes dans ce domaine d'une espèce végétale à l'autre. La méthode d'extraction à l'eau chaude proposée par Berger et

(56,57)

Truog est encore actuellement souvent utilisée par les agronomes pour obtenir une indication sur la quantité de bore qui peut être considérée comme assimilable dans les sols. C'est pour cette raison que nous avons entrepris d'appliquer la méthode fluorimétrique à l'HMCB au dosage traces de bore dans les extraits riches en matières organiques, obtenus par cette méthode.

9.2.1.1 (56,57)

La méthode d'extraction d'après Berger et Truog

Nous donnons ici la méthode telle qu'elle a été proposée et telle qu'elle est encore actuellement utilisée.

On place 25 g de terre tamisée (2 mm) dans un ballon de 250 ml en verre à faible teneur en bore,

on y ajoute 50 ml d'eau distillée,

on relie le ballon à un réfrigérant à reflux et l'on procède à une ébullition de 5 minutes,

on laisse refroidir sans enlever le réfrigérant, puis on ajoute 0,5 ml de Ca c1

2 2N après avoir enlevé ce dernier,

après quoi on filtre aussitôt,

on prélève ensuite une partie cliquete de ce filtrat (30 ml environ) ,

on évapore à sec en présence d'un agent alcalin, puis on calcine.

On peut voir que des quantités de terre de l'ordre de 25 g doivent être extraites par un volume d'eau de l'ordre de 50 ml pour permettre le dosage du bore par une méthode calorimétrique (quinalizarine, 1, l' dianthrimide). En

raison de la grande sensibilité de la méthode fluorimétrique

à l'HMCB une quantité de 0,5 g de terre extraite par un volume de 1 ml d'eau serait déjà suffisante pour effectuer plusieurs dosages de bore. Ceci rend tout de suite évident l'avantage que pourrait présenter l'utilisation d'une

méthode aussi sensible pour un tel dosage. Cependant, nous n'avons pas fait appel à d'aussi petites quantités de terre puisque des extraits de sol effectués de la

manière classique avaient été mis à notre disposition par la Station fédérale de recherches agronomiques.

9.2.1.2 Mode opératoire de l'analyse

Ce mode opératoire a été proposé d'après les indications fournies par les études préliminaires effectuées sur ce

milieu (cf 7.1.5.3).

Evaporation à sec

Cette opération est nécessaire lorsque le dosage exige des volumes d'extraits de sols supérieurs à 0,15 ml (des volumes jusqu'à 1 ml peuvent être utilisés dans les cas de très faibles concentrations au bore).

Ces volumes d'extraits introduits dans des éprouvettes en quartz sont ensuite additionnés de 0,2 ml de

Ca (OH)

2 sat.

Pour les analyses par étalon mixte, 0,2 ml d'une solution standard de 50 ng/ml sont encore ajoutées.

Toutes les solutions sont complétées au même volume avec H

2

o

bidistillée.

Pour l'évaporation, les éprouvettes sont placées sous un épiradiateur sur un support à inclinaison variable, permettant d'obtenir une surface maximum à une distance telle que la surface supérieure atteigne 1150 après 30 min. Cette température est maintenue jusqu'à évapo-ration complète des solutions.

Dilution

Lorsque les sols contiennent plus de 0,5 p.p.m. de B P ar extraction d'après Berger et Truog (SG) , 1 a d"l ~ u t" ~on

de volumes d'extrait jusqu'à 0,15 ml se fait directement en complétant à 3,6 ml avec H

2

so

4 conc.

Minéralisation

Les solutions sulfuriques des extraits (3,6 ml) sont

soumises à une digestion de 30 min. à lOOOC puis additionnées de 0,1 ml de H

2

o

2 30 %. On fait ensuite monter la

tempé-rature en 30 min. de 100 à 2oooc, tempétempé-rature qui est ensuite maintenue pendant 30 min.

On procède après refroidissement à une deuxième addition de 0,1 ml de H

2

o

2 30 %puis on chauffe pendant 1 heure à 2oooc.

Développement de la fluorescence

Il déjà décrit pour les plantes (cf 9.1.2).

9.2.1.3 Dosage dans trois sols suisses

Le dosage de traces de bore, après extraction des sols selon la méthode de Berger et Truog par la méthode calori-métrique à la carmine, est couramment effectué à la Station

fédérale de recherches agronomiques. Nous avons choisi

trois sols suisses de différente nature sur lesquels nous nous sommes proposés d'appliquer notre méthode de dosage.

Nous avons choisi :

a) un sol de terres moyennes légèrement calcaire (La Rippe) b) un sol d'alluvions de la plaine du Rhône (Vouvry)

c) un sol de terres noires (Treycovagnes) .

Pour faire ces dosages, nous avons prélevé 2 ml des extraits fournis par la Station fédérale. Ces extractions ont été effectuées sur les trois sols mentionnés selon la méthode de Berger et Truog. (SG)

Ces volumes ont ensuite été évaporés à sec en présence de Ca (OH) dans des creusets en quartz sous épiradiateur.

2

Les résidus ont été repris par 2 ml de H 2

so

4 conc. dont des volumes de 0,1 à 0,25 ml sont répartis dans les éprouvettes, puis la suite des opérations a été effectuée selon les indi-cations du mode opératoire. Les calculs des concentrations ont été effectués selon la méthode de l'étalon externe et selon la méthode de l'étalon mixte. Comme pour l'analyse des plantes, nous avons porté le dosage sur des prises crois-santes d'échantillon. Dans les calculs fournissant les

résultats, un facteur 2 est introduit pour le cas du dosage du bore dans les sols. Ce facteur tient compte du fait que pour l'extraction deux fois plus d'eau que de terre sont utilisées.

Les résultats qui figurent dans le Tableau 9.5 permettent de constater que, ici aussi, le dosage de traces de bore est possible. Les résultats ainsi trouvés sont d'autre part en bon accord avec ceux trouvés à la Station fédérale où respec-tivement pour La Rippe, Vouvry et Treycovagnes 0,25, 0,4

et 0,5 p.p.m. avaient été déterminés après minéralisation par voie sèche et dosage par la méthode calorimétrique à la

Carmine. Les volumes de l'ordre de 25 ml utilisés dans ce dernier cas étant environ lOO fois plus élevés que ceux nécessités pour un dosage par la méthode fluorimétrique à l'HMCB.

La Rippe e)

9.2.2 Le bore contenu dans un humus

Les substances humiques sont des macromolécules en majeure partie colloïdales et amorphes de couleur jaune à noir, solubles dans les bases, mais précipitant dans les acides. Ces substances organiques fortement complexantes jouent certainement un rôle très important dans le maintien de l'équilibre des sols.

Comme on peut le voir sur la Fig. 1, les substances

organiques jouent sans doute un rôle important dans les équilibres auxquels sont soumises les traces de bore dans les sols.

Aussi, nous avons pensé qu'il serait intéressant de pouvoir déterminer le bore dans des substances humiques (Mull, Avoise, Mor) extraites par une méthode au pyrophosphate et mis à notre disposition par Mme Robert-Gero et M.C. Hardisson. (ll2

)

9.2.2.1 Méthode d'extraction des humus(ll2 )

Une quantité de terre est d'abord mise en contact avec une solution éthanol-eau 50 %. Le mélange est agité et chauffé à 600C pendant 20 min., puis filtré et séché.

On procède ensuite à l'extraction à froid avec agitation en présence d'une solution à 1 M Na

2P 2

o

7 préalablement neutralisé par HC1

6N (200 ml Na 2P

2

o

7 0,1 M/100 g de terre).

Après une agitation de 2 heures, on laisse reposer, on centrifuge, puis l'on effectue une seconde extraction. Les surnageants sont concentrés sous vide à 370C dans un évapo-rateur rotatif puis lyophylisés. Cet extrait humique brut est dialysé contre l'eau distillée. La fraction non

dialysable (N.D.) est considérée parC. Hardisson(ll 2 ) comme le polymère humique, elle est encore lyophylisée et conservée sous vide.

9.2.2.2 Mode opératoire de l'analyse

Le dosage se fait dans les mêmes conditions que pour l'analyse des traces de bore dans les échantillons

végétaux (cf 9.1.2).

Une plus grande facilité de digestion puis de minéra-lisation des polymères humiques permet cependant de porter les dosages sur des prises pouvant aller jusqu'à 5 mg.

9.2.2.3 Dosage dans trois humus différents

Nous donnons ici les résultats de dosages de traces de bore dans la fraction non dialysable (N.D.) des matières humiques extraites de trois sols différents (ND Mull,

ND Avoise, ND Mor).

Ces humus obtenus après extraction, évaporation sous vide, dialyse puis lyophylisation présentent des colorations allant du brun au noir avec reflets métalliques, ainsi qu'une consistance remarquablement légère. Pour effectuer ce dosage, nous avons pesé environ 20 mg d'humus en solution par digestion dans 10 ml de H

2so

4 cane. Nous avons ensuite fait des prélè-vements de 0,4, 0,8, 1,2 et 1,6 ml de la solution sulfurique qui ont été introduits dans des éprouvettes en quartz,

complétés à 3,5 ml avec H 2so

4 puis minéralisés en trois

étapes comme les substances végétales. Une série parallèle, mais avec introduction de 0,2 ml d'une solution sulfurique de bore (50 mg B/ml) en vue de la détermination de la concen-tration par étalon mixte a également été effectuée.

Les résultats obtenus sont respectivement pour ND Mull, ND Avoise et ND Mor 12,0, 11,6 et 14,1 p.p.m. par étalon externe et 11,8, 11,3 et 13,1 p.p.m. par étalon mixte. On peut observer que les concentrations calculées pour ces deux séries d'analyses sont parallèles et que leurs caractéristiques statistiques sont satisfaisantes.

Mull N.D. ( 3 0 mg /1 0 ml) Avoise N.D. (20 mg/10 ml) Mor N.D. (20 mg/10 ml) V (ml) B(ml) Tx

q(ng) Tx Tx

X a) y b) q(ng)

x

a) y b) q (ng) x a) y b)

Tx + e Tx + e Tx + e

0,4 17,0 14,2 11,8 10,0 8,3 11,3 12,0 10 13,6

0,4 0,2 29,0 24,2 11,8 20,0 16,7 11,3 22,0 18,3 12,5

0,8 35,0 29,2 12,1 20,0 16,7 11,3 24,5 20,4 13,9

0,8 0,2 46,0 38,3 11,9 30,0 25,0 10,8 33,5 27,9 12,8

1,2 53,0 44,2 12,2 31,0 25,8 11,7 38,0 31,7 14,4

1,2 0,2 61,0 50,8 11,5 41,0 34,2 11,4 47,0 39,2 13,6 1-'

N 1-'

1,6 68,0 56,7 11,8 42,0 35,0 11,9 51,0 42,5 14,4

1,6 0,2 82,0 68,3 12,1 52,0 43,3 11,7 58,5 48,8 13,4

Te

. .

12,0 Te

. .

12,0 Te : 12,0

x

12,0 11,8

x

11,6 11,3

x

14,1 13,1

E% + 2,7 + 3,4 E% + 4,1 + 5,3 E% + 4,5 + 6,2

- -

- - -

-a) et b) pour les calculs par étalon externe et mixte, cf Tableau 9.1 c) mesures cf Tableau 2.1 (fente 0,15)

En raison du mode d'extraction, i l semble que le bore ainsi dosé doit être lié ou complexé fortement aux polymères humiques isolés.

9.3 Dosage de submicrotraces de bore dans les eaux naturelles

Le dosage de traces de bore dans des eaux naturelles de diverses origines présente un intérêt certain pour l'industrie pharmaceutique et alimentaire, l'agronomie, l'hydrobiologie, la

géol i . (52,66,87,98)

og e et l'océanograph~e.

Ainsi, par exemple, si les eaux d'irrigation doivent contenir 0,01 à 0,1 p.p.m. en raison du rôle essentiel que joue cet élément dans la croissance des plantes, des teneurs de 1 p.p.m.

(54,55) (52) provoquent déjà l'intoxication de certaines cultures.

9.3.1 Prélèvements des échantillons

La concentration en bore des eaux naturelles varie dans de três larges limites,les teneurs

pour certaines eaux de rivières(52

) à 5

vont en moyenne de 12 p.p.b.

p.p.m. pour l'eau de mer. (52,66,105)

Les prélèvements effectués dans chaque cas doivent tenir compte de ces différences, ainsi que de la sensibilité de la méthode de dosage utilisée. Pour la méthode fluorimétrique à l'HMCB, des prélèvements de 0,6 à 1,0 ml sont suffisants pour des teneurs d'environ 10 p.p.b. de bore. Dans cette méthode,

la fluorescence se développe en milieu sulfurique concentré (96 %) . (117)

cependant, i l a été montré que jusqu'à 8 % (V/V) d'eau pouvaient être ajoutés à cette solution sans entratner de dimi-nution de la fluorescence du complexe. Il est par conséquent possible d'ajouter de 0,03 à 0,3 ml de volume d'échantillon directement à l'acide sulfurique (volume total 4 ml). Lorsque les teneurs en bore sont inférieures à 0,1 p.p.m., une concen-tration par évaporation devient nécessaire.

Lors d'études préliminaires (cf 7.1.5.4 et 7.2), les conditions d'évaporation et de minéralisation ont été rigoureu-sement déterminées, ainsi a-t-il pu être établi que les opérations

9.3.3 a)

Dosage dans différentes eaux naturelles Eau du lac Léman

Périodiquement, à des lieux et des profondeurs différents du lac Léman, des prélèvements suivis

d'ana-lyses sont effectués par les services compétents. Il a paru intéressant de savoir quelles en étaient les concen-trations en bore. Pour cela, nous avons utilisé trois prélèvements LI, LII' LIII (volumes de 0,6 à 1,0 ml nécessaires à l'analyse). La concentration en bore et en matières organiques de ces eaux rendent l'évaporation et la minéralisation indispensables. Les résultats de ces analyses sont donnés dans le Tableau 4.7. Il sont respectivement pour LI, LII et LIII de 11,5, 9,4 et 11,0 p.p.b. (méthode d'étalon externe) et de 11,9, 8,2 et 12,6 p.p.b. (méthode mixte). On constate que nous avons affaire à des concentrations très faibles et que, malgré les opérations d'évaporation et de minéralisation, les erreurs relatives sont inférieures à

+

10 %.

b) Dosage du bore dans l'eau d'une nappe souterraine

Nous avons eu l'occasion de doser le bore dans deux échantillons prélevés au même endroit, à des dates diffé-rentes, dans l'eau d'une nappe souterraine du bassin

Aquitain. Nous avons procédé comme pour l'eau du lac, mais sur des volumes d'échantillons plus faibles (0,2, 0,3, 0,4 et 0,5 ml) en raison d'une concentration plus élevée en bore. Les résultats sont donnés dans le Tableau 9.8 (échantillons N et N )

I I I .

LI c) LII c) LIII c) V' (ml) B (ml)

d) Tx Tx Tx

q(ng) X a) y b) q(ng) X a) y b) q (ng) X a) y b)

Tx + e Tx + e Tx + e

0,6 12,0 8,3 11,4 9,5 5,8 9,6 11,0 6,3 10,5

0,6 0,2 29,5 20,3 11,4 25,5 15,5 9,1 31,0 17,7 12,9

0,7 15,0 10,4 12,2 10,5 6,4 9,1 11,5 6,6 9,4

0,7 0,2 32,0 22,1 11,8 26,0 15,8 8,2 34,5 19,7 13,9

0,8 16,0 11,0 11,4 12,5 7,6 9,5 15,5 8,9 11,1

0,8 0,2 34,0 23,5 11,8 27,0 16,4 7,9 32,5 18,6 10,7 ...

l'V

0,9 17,5 12,1 11,1 14,0 8,5 9,4 19,5 11,1 12,4 1.11

0,9 0,2 37,0 25,5 12,4 28,0 17,0 7,7 38,0 21,7 13,0

1,0 19,5 13,5 11,1 15,5 9,4 9,4 20,5 11,7 11,7

1,0 0,2 38,5 26,5 12,0 29,5 17,9 7,9 39,0 22,3 12,3

Te : 17,5 Te : 16,5 Te : 17,5

x 11,5 11,9 x 9,4 x 11,0

E% + 5,6 + 3,6 E% + 2,5 + 8,2 E% + 12,9 + 11,6

- -

- - -

-a) méthode par étalon externe c) mesures cf Tableau 2 0 1 (fente 0,15) X(popobo) Tx 0 10

=

Te 0 V' d) V' : volume d'échantillon (ml) utilisé pour le dosage b) méthode par étalon mixte

Y(popobo) =(Tx + e Te) 0 10 Te 0 V'

c) Dosage du bore dans une eau minérale suisse nécessaires. Des volumes d'échantillons respectivement de 0,12, 0,09, 0,06, 0,03 ml ont été prélevés et ajoutés analyses individuelles. Aucun des ions présents dans cette eau ne gêne le dosage.

Méthode par étalon externe Méthode par étalon mixte Echantillon

N q(ng)

x

(p.p.b.) a) E (%) N q(ng) y (p.p.b.) b) E(%)

NI 4 14,8 - 36,8 75,9

-

+ 5,1 4 23,2 - 47,1 72,4

-

+ 7,4 Nil 4 14,5 - 36,1 74,1

-

+ 5,0 4 22,8 - 62,8 76,2

-

+ 8,2

El 4 13,2 - 51,2 440 + 3,8 4 23,6 - 61,8 447

-

+ 7,4 ...

IV

EII 4 14,0

-

52,4 449

-

+ 7,4 4 22,8 - 62,8 444 +

-

7,2 -...!

MI 5 14,6

-

34,2 5,3 103 +

-

4,7 5 24,7 - 44,7 5,3 103

-

+ 3,2

Mil 5 15,2

-

35,2 5,2 103

-

+ 3,2 5 25,2 - 43,9 5,5 103

+ - 2,7

a) et b) pour les calculs cf Tableau 9.7 c) mesures cf Tableau 2.1 (fente 0,15)

' l ' : ~·-· ~

. .

~ . . .

l'ajoute goutte

à

goutte

à

une solution d'acide

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