Limites et precisions de la methode

Interferences

Ainsi que l'evoque le paragraphe 5.1.1, l'apparition d'une couleur bleue, en milieu reducteur, n'est pas specique des phospho-molybdates. Elle s'observe aussi avec les arsenio-molybdates, les silico-molybdates et les germano-molybdates. C'est la raison pour laquelle il existe un premier type connu d'interference: le developpe-ment du bleu ceruleo-molybdique dans un milieu riche en silice ou en arsenic (plus rarement en germanium). Cependant, dans le cas de la reaction operee a froid, ces risques d'interference sont limites. En eet, selon Duval (1988), a concentration egale, la coloration developpee par les silicates est 400 fois moins importante que celle des phosphates.

A l'inverse, d'autres elements semblent inhiber le developpement de cette co-loration: il s'agit, toujours selon Duval (1988), des nitrates et des sels ferriques. Dans les resultats presentes par la suite, compte tenu des pH mesures, les concen-trations de fer ferriques en solution etaient insigniantes. Par ailleurs des analyses conjointes ont ete realisees par electrophorese capillaire. Elles ont permis de verier que les concentrations en nitrates des eaux analysees n'atteignaient pas les seuils d'interferences.

Les autres formes du phosphore dissous

Le phosphore dissous et le phosphore reactif vis-a-vis du molybdate ne sont pas toujours consideres comme identiques. C'est ainsi que chez Bradford et Peters (1987), une distinction est faite entre le (( TRP )) (Total Reactive P), le (( TSP )) (Total Soluble P) et le((SRP))(Soluble Reactive P). Cette precaution indique que, selon les auteurs, le phosphore reactif comporte une part non soluble. La mesure par la methode ceruleo-molybdique de phosphates lies a la matiere organique, est aussi evoquee dans un article de Shand et al. (1994) Ces derniers explorent les dierentes formes du phosphore dissous et distinguent :

{ Le phosphore mineral dissous qui est mesurepar la methode ceruleo-molybdique ; { Le phosphore organique dissous qui se mesure par dierence entre la valeur

precedente et les phosphates mesures apres attaque au peroxyde d'hydrogene

et exposition aux UV pendant 15 min.

{ Le phosphore residuel obtenu par dierence entre P total et (P organique + P inorganique dissous). Cette derniere valeur suppose implicitement qu'il existe une part de phosphore dissous (organique ou non) qui n'est pas comptabilisee dans les deux mesures anterieures.

Ces dierentes distinctions sont justiees dans les travaux de Shand et al. (1995). Ces derniers ont realise des analyses de phosphore dans la solution d'un podzol tourbeux d'Ecosse. Ils montrent par RMN, que le phosphore reactif au molybdate ne semble pas uniquement constitue d'ions PO³;

4 libres. Cette presomption trouve un element de conrmation dans le fait que l'ultraltration a l'aide de membranes a 1, 10 et 100kD retient une partie du phosphore reactif au molybdate. Toutefois, ces travaux ont trait a un sol tres riche en matieres organiques et concernent donc un cas particulier. 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1

[PO4^3-] par électrophorèse / mg L-1P

[PO 4 3- ]par colorim ét ri e/m gL -1 P 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 [PO4^3-] / mg L-1P [PO 4 3- ]apr ès digestion /m g L -1 P y = 0.8523x , R =0.88² (a) (b)

Figure 5.3 {

Verications relatives aux formes du phosphore mesurees par colorimetrie. (a): comparaison entre les resultats de la colorimetrie et les mesures eectuees par elec-trophorese capillaire. (b): mesure du phosphore de la fraction dissoute, non reactif au molybdate apres une digestion acide.

Les analyses d'eau presentees dans la partie III ont trait a des eaux de ruis-sellement ou des melanges eau/boues. On ne peut armer que les concentrations obtenues par la methode ceruleo-molybdique, sur ces echantillons, correspondent uniquement a des orthophosphates dissous. Par precaution, on emploiera plut^ot le terme de (( Phosphore Reactif au Molybdate )) (ou MRP) que celui de phos-phates dissous. Des analyses complementaires ont ete realisees par electrophorese capillaire. Ces dernieres s'averent peu precises en ce qui concerne le phosphore et ne seront pas employees par la suite. Cette precision insusante explique la faible correlation entre les mesures obtenues par electrophorese et par colorimetrie (gure 5.3). Cependant la pente de la droite de regression est inferieure a 1: les valeurs sont plus elevees pour l' electrophorese capillaire. Il est donc peu probable que les valeurs obtenues par colorimetrie soient surestimees.

Par ailleurs, sur une trentaine d'echantillons, une tentative d'estimation de la fraction dissoute non reactive au molybdate a eterealisee. Pour cela, les echantillons

d'eau ltres a 0,2



m ont ete soumis a une digestion acide (Shand et al., 1994) et ont ensuite fait l'objet d'une seconde analyse. Les resultats de cette verication apparaissent a la gure 5.3{b. Ils montrent que dans les eaux etudiees, la fraction de phosphore soluble non reactive au molybdate est probablement negligeable.

Precision de la mesure

Figure 5.4 {

Resultats de repetition de mesures de concentrations en phosphore par la methode ceruleo-molybdique: les valeurs de concentrations obtenues sont associees a une frequence d'apparition (sur 20 analyses), les donnees experimentales sont ajustees a une loi statistique. La concentration reelle de l'echantillon est ici de 0,085mgL;1.

Des series de mesures sur des solutions de concentrations connues ont ete rea-lisees, pour permettre d'apprecier la precision des analyses. Cette verication est illustree sur un exemple a la gure 5.4. L'annexe A, regroupe les resultats similaires obtenus sur une gamme de concentrations de phosphore. Les teneurs mesurees pour une m^eme solution s'ajustent bien a une loi normale. En utilisant la loi statistique ajustee sur la population de donnees, on calcule aisement, pour une concentration donnee, le seuil inferieur depasse par 95% des mesures ainsi que la valeur superieure depassee uniquement dans 5% des cas. La dierence entre ces deux resultats (inter-valle de conance a 90%), atteint environ 6% de la valeur moyenne dans le cas des plus faibles teneurs (0,85mgL;1P). Ce chire atteint 2%, pour une concentration de 0,65mgL;1P. En ce qui concerne la justesse des mesures, la valeur moyenne obtenue pour la concentration la plus faible est 0,815mgL;1P, soit une erreur de 4,1%.

Adaptation de la methode au dosage du phosphore extractible a la soude

et du phosphore particulaire

Le dosage colorimetrique a aussi ete employe lors d'extractions sequentielles et pour doser le phosphore total des eaux de ruissellement (compose a 90% de

phore particulaire). La sensibilite du dosage au pH doit ^etre prise en compte dans ces experimentations. Le pH alcalin augmente l'absorbance et limite l'intervalle des concentrations pour lesquelles la relation lineaire de Beer-Lambert est veriee. C'est ce qu'illustre la gure 5.5 ou sont reportes les resultats d'un dosage de phosphore en presence de NaHCO3. Les dosages du phosphore extrait a la soude et du phosphore Olsen (extrait au bicarbonate de sodium) necessitent donc quelques precautions. Pour les resultats presentes par la suite, les echantillons ont ete neutralises par de l'acide sulfurique et ajustes a l'eau distillee a un volume connu, avant dosage.

Après 14 minutes de réaction

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 Après 65 minutes de réaction

0 0.4 0.8 1.2 1.6

Après 30 minutes de réaction

Après 140 minutes de réaction

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 0 0.4 0.8 1.2 1.6 Absorbance à 750 nm [PO ] / mg L₄ ^-1

0.05 M NaHCO₃ 0.10 M NaHCO₃ 0.16 M NaHCO₃ 0.21 M NaHCO₃

Figure 5.5 {

Essai de dosage du phosphore a pH alcalin. L'alcaliniteameliore la sensibilite de la mesure pour les faibles concentrations mais altere la stabilite de la coloration.

De m^eme, pour doser le phosphore total des boues ou des sols, une digestion acide est realisee sur la fraction particulaire (Bradford et Peters, 1987). Pour cela une faible prise d'echantillon (environ 20mg) est utilisee. Chaque prise d'essai est mise en presence de 1 g de K2S2O8 dissous puis 3 ml de H2SO4 36 N. L'ensemble est chaue a 120Cpendant 1 heure. La solubilisation doit ^etre complete (solution limpide) pour que la mesure soit valide. Le dosage du phosphore necessite alors une neutralisation de la solution ainsi qu'une dilution tres importante. La neutralisation est en fait realisee par addition de soude 2N, sur une aliquote deja diluee du produit de la digestion acide. Ces dierentes etapes alterent naturellement la qualite des mesures. Pour tenter d'evaluer sommairement la precision de la mesure, une serie d'analyses a ete eectuee sur le m^eme echantillon de sol, homogeneise par melange. Sur ces mesures, l'intervalle de conance a 90% atteint environ 11% de la valeur

moyenne de 0,9mgkg;1P. De m^eme, pour juger de la justesse de ce type de mesure, on dispose dans certains cas d'analyses elementaires totales obtenues par ICPMS. La comparaison des mesures en phosphore obtenues par les deux modes de mesures, sur des boues et sur des eaux de ruissellement fait appara^tre une dierence maximum de 8,7%. On doit donc considerer que la precision des analyses de P total est faible (5%). Cependant, l'avantage de la methode est de permettre de realiser un grand nombre d'analyses.

5.2 Analyse des ions en solution par electrophorese

Dans le document Devenir du phosphore apporté sur les sols et risques de contamination des eaux de surface. Cas des boues de stations d'épuration (Page 114-118)