• Aucun résultat trouvé

Deuxième partie:

6 Analyse du TOC .1 Principe

6.2 Mise au point de la méthode d'analyses

L'appareil utilisé pour les analyses de TOC est le SSM-5000A couplé au TOC-5000A fabriqués par Shimadzu. Les sédiments à analyser ont tous été préalablement lyophylisés puis broyés au mortier. Les courbes de calibration ont été élaborées à l'aide d'acide oxalique dihydrate (Fluka) pour l'analyse du TC et de carbonate de sodium anhydre (Nacalai Tesque, Japon) pour le TIC. Les creusets dans lesquels sont effectués les combustions des échantillons ont été préalablement calcinés à 900 °C pendant 2 heures puis stockés dans un récipient en verre fermé préalablement lavé avec HCl 1 M. Les pincettes utilisées pour manipuler les creusets ont été chauffées dans la flamme d'un bec Bunsen avant utilisation.

L'analyse directe du TIC d'un sédiment de surface de 50 mg à l'aide de 0.4 ml d'acide phosphorique à 85% (Shimadzu, recommandé par le fabricant) n'a pas conduit à un pic franc permettant une quantification. La méthode différentielle de mesure du TOC (TOC=TC-TIC) a donc été abandonnée. La méthode directe a dès lors été adoptée. Le sédiment a été soumis dans un premier temps à un chauffage à 200-250 °C en présence d'acide phosphorique concentré afin d'éliminer le carbone minéral. Dans un second temps, ce même échantillon a été placé dans le four à la température de 900-980 °C afin de mesurer la teneur en carbone organique total. Toutefois l'acide phosphorique porté à près de 1000 °C se transforme en une mousse débordant en partie du creuset contenant l'échantillon. La réduction du volume d'acide phosphorique à 85% ou sa dilution n'a pas permis de résoudre ce problème. L'utilisation de fibres céramiques inertes pour empêcher ce débordement n'a pas été concluant. De plus, après un certain nombre de mesures, l'utilisation d'acide phosphorique à haute température a provoqué l'empoisonnement partiel du catalyseur conduisant à des mesures de moins en moins précises. L'usage d'acide phosphorique a donc été abandonné au profit de l'acide chlorhydrique qui est sans effet sur le catalyseur. Ce dernier a été remplacé au même moment.

6.3 Procédure adoptée

La procédure adoptée utilise trois standards d'acide oxalique dihydrate de masse 5, 10 et 15 mg. La courbe de calibration obtenue possède un coefficient de corrélation supérieur à 0.99. 10 à 100

mg de sédiment lyophilisé et broyé sont mouillés à l'aide de 0.4 ml d'HCl 6N puis passés au four à 200-250 °C sous un courant d'oxygène. Le creuset contenant l'échantillon est ensuite passé à 900-980 °C pour analyse du TOC.

7 Conclusion

Cette deuxième partie a permis de passer en revue chaque étape de la procédure expérimentale depuis le carottage jusqu'à la quantification finale d'un biomarqueur précis. Cette connaissance du mode opératoire, indispensable avant toute interprétation des résultats de la troisième partie, permet de mieux cerner certains inconvénients liés à une procédure expérimentale spécifique. La réaction de désulphurisation par NaBH4/NiCl2, qui conduit à différentes réactions parasites, peut être citée à titre d'exemple. L'élimination des hydrocarbures linéaires par inclusion sur un nouveau type de tamis moléculaire rend également compte des effets discriminatoires associés avec d'anciens tamis. Les problèmes de pertes engendrées par l'élimination du soufre élémentaire, problème résolus dans cette seconde partie, est un autres exemple illustrant les faiblesses inhérentes à certaines procédures expérimentales.

8 Références

Adam P., Mycke B., Schmid J. C., Connan J. et Albrecht P. (1992) Steroid moieties attached to macromolecular petroleum fraction via di- or polysulfide bridges. Energy & Fuels 6, 553-559. Adam P., Schneckenburger P., Schaeffer P. et Albrecht P. (2000) Clues to early diagenetic sulfurization processes from mild chemical cleavage of labile sulfur-rich geomacromolecules.

Geochimica et Cosmochimica Acta 64, 3485-3503.

Adam P., Schmid J. C., Albrecht P. et Connan J. (1991) 2α− and 3β−steroid thiols from reductive cleavage of macromolecular petroleum fraction. Tetrahedron Letters 32, 2955-2958. Armanios C., Alexander R., Kagi R. I., Skelton B. W. et White A. H. (1995) Occurrence of 28-nor-18α-oleanane in the hydrous pyrolysate of a lignite. Organic Geochemistry 23, 21-27.

Audino M., Grice K., Alexander R. et Kagi R. I. (2001) Macrocyclic-alkanes: a new class of biomarker. Organic Geochemistry 32, 759-763.

Audino M., Grice K., Alexander R. et Kagi R. I. (2002) Macrocyclic alkanes in crude oils from the algaenan of Botryococcus braunii. Organic Geochemistry 33, 979-984.

Barakat A. O. & Rullkötter J. (1995) The distribution of free organic sulfur compounds in sediments from the Noerdlinger Ries, southern Germany. ACS Symp.Ser. 612, 311-331.

Bechtel A., Shieh Y. N., Pervaz M. et Puttmann W. (1996) Biodegradation of hydrocarbons and biogeochemical sulfur cycling in the salt dome environment: inferences from sulfur isotope and organic geochemical investigations of the Bahloul formation at the Bou Grine Zn/Pb ore deposit, Tunisia. Geochimica et Cosmochimica Acta 60, 2833-2855.

Behrens A., Schaeffer P. et Albrecht P. (1997) 14β,22R-epithiosteranes, a novel series of fossil steroids widespread in sediments. Tetrahedron Letters 38, 4921-4924.

Blum O. (1999) Etude de la diagenèse des acides gras dans des milieux sédimentaires. Potentiel des acides gras hydroxylés et des acides gras insaturés comme indicateurs moléculaires paléoenvironnementaux. Thèse, Université de Genève.

Corniolet Y. A. (1988) Géochimie des hydrocarbures dans des sédiments anciens du bassin lémanique Thèse, Université de Genève.

Fazeelat T., Alexander R. et Kagi R. I. (1995) Molecular structures of sedimentary 8,14-secohopanes inferred from their gas chromatographic retention behaviour. Organic

Geochemistry 23, 641-646.

Giacometti J., Milosevic A. et Milin C. (2002) Gas chromatographic determination of fatty acids contained in different lipid classes after their separation by solid-phase extraction. Journal of

Chromatography, A 976, 47-54.

Grice K., Schaeffer P., Schwark L. et Maxwell J. R. (1996) Molecular indicators of palaeoenvironmental conditions in an immature Permian shale (Kupferschiefer, Lower Rhine Basin, north- west Germany) from free and S-bound lipids. Organic Geochemistry 25, 131-147.

Grice K., Schouten S., Nissenbaum A., Charrach J. et Sinninghe Damsté J. (1998) A remarkable paradox: Sulfurised freshwater algal (Botryococcus braunii) lipids in an ancient hypersaline euxinic ecosystem. Organic Geochemistry 28, 195-216.

Grossi V., Hirschler A., Raphel D., Rontani J. F., De Leeuw J. W. et Bertrand J. C. (1998) Biotransformation pathways of phytol in recent anoxic sediments. Organic Geochemistry 29, 845-861.

Hartgers W. A., Lopez J. F., De Las Heras F. X. C. et Grimalt J. O. (1996) Sulphur-binding in recent environments.1. Lipid by-products from Ni2B desulphurization. Organic Geochemistry 25, 353-365.

Hennion M. C. (1999) Solid-phase extraction: method development, sorbents, and coupling with liquid chromatography. Journal of Chromatography, A 856, 3-54.

Hofmann I. C., Hutchison J., Robson J. N., Chicarelli M. I. et Maxwell J. R. (1992) Evidence for sulphide links in a crude oil asphaltene and kerogens from reductive cleavage by lithium in ethylamine. Organic Geochemistry 19, 371-387.

Hopfgartner G. (1991) Géochimie organique: Recherches sur l'extraction de la matière organique des sédiments par des fluides supercritiques. Etude de marqueurs biologiques dans des sédiments Jurassiques du Toarcien et du Kimmeridgien. Thèse, Université de Genève.

Innes H. E., Bishop A. N., Fox P. A., Head I. M. et Farrimond P. (1998) Early diagenesis of bacteriohopanoids in recent sediments of Lake Pollen, Norway. Organic Geochemistry 29, 1285-1295.

Kaufmann B. & Christen P. (2002) Recent extraction techniques for natural products: microwave-assisted extraction and pressurized solvent extraction. Phytochemical Analysis 13, 105-113.

Kenig F., Sinninghe Damsté J., Dalen A. C. K., Rijpstra W. I. C., Huc A. Y. et De Leeuw J. W. (1995a) Occurrence and origin of mono-, di-, and trimethylalkanes in modern and holocene cyanobacterial mats from Abu Dhabi, United Arab Emirates. Geochimica et Cosmochimica Acta 59, 2999-3015.

Kenig F., Sinninghe Damsté J., Frewin N. L., Hayes J. M. et De Leeuw J. W. (1995b) Molecular indicators for palaeoenvironmental change in a messinian evaporitic sequence (Vena Del Gesso, Italy). 2. High-resolution variations in abundances and 13C contents of free and sulphur-hound carbon skeletons in a single marl bed. Organic Geochemistry 23, 485-526.

Klink G. (1994) Analyse des lipides de plantes aquatiques et recherche de l'origine des 4-méthyl-stérols. Application de l'extraction en phase supercritique aux stérols et aux acides gras. Thèse, Université de Genève.

Kodba Z. C. & Marsel J. (1999) Microwave assisted extraction and sonication of polychlorobiphenyls from river sediments and risk assessment by toxic equivalency factors.

Leif R. N. & Simoneit B. R. T. (2000) The role of alkenes produced during hydrous pyrolysis of a shale. Organic Geochemistry 31, 1189-1208.

Letellier M. & Budzinski H. (1999) Microwave assisted extraction of organic compounds.

Analusis 27, 259-271.

Lopez-Avila V., Young R. et Beckert W. F. (1994) Microwave-Assisted Extraction of Organic Compounds from Standard Reference Soils and Sediments. Analytical Chemistry 66, 1097-1106. Mastalerz M., Kvale E. P., Stankiewicz B. A. et Portle K. (1999) Organic geochemistry in Pennsylvanian tidally influenced sediments from SW Indiana. Organic Geochemistry 30, 57-73. McCarthy R. D. & Duthie A. H. (1962) A rapid quantitative method for the separation of free fatty acids from other lipids. J.Lipid Research 3, 117-119.

Prahl F. G., Pinto L. A. et Sparrow M. A. (1996) Phytane from chemolytic analysis of modern marine sediments: a product of desulfurization or not? Geochimica et Cosmochimica Acta 60, 1065-1073.

Putschew A., Scholz-Böttcher B. M. et Rullkötter J. (1996) Early diagenesis of organic matter and related sulphur incorporation in surface sediments of meromictic lake Cadagno in the Swiss Alps. Organic Geochemistry 25, 379-390.

Richnow H. H., Jenisch A. et Michaelis W. (1993) The chemical structure of macromolecular fractions of a sulfur-rich oil. Geochimica et Cosmochimica Acta 57, 2767-2780.

Riffé C. (1994) Biodégradabilité de polluants organiques dans les sols. Suivi de produits issus de boues de curages. Thèse, Université de Poitiers.

Sachsenhofer R. F., Curry D. J., Horsfield B., Rantitsch G. et Wilkes H. (1995) Characterization of organic matter in late cretaceous black shales of the eastern alps (Kainach Gosau group, Austria). Organic Geochemistry 23, 915-929.

Schaeffer P., Reiss C. et Albrecht P. (1995) Geochemical study of macromolecular organic matter from sulfur-rich sediments of evaporitic origin (messinian of Sicily) by chemical degradations. Organic Geochemistry 23, 567-581.

Schmid J. C. (1986) Marqueurs biologiques soufrés dans les petroles Thèse, PhD thesis.

Schouten S., Pavlovic D., Sinninghe Damsté J. et De Leeuw J. W. (1993) Nickel boride: an improved desulphurizing agent for sulphur-rich geomacromolecules in polar and asphaltene fractions. Organic Geochemistry 20, 901-909.

Schouten S., Sinninghe Damsté J., Baas M., Kock Van Dalen A. C., Kohnen M. E. L. et De Leeuw J. W. (1995) Quantitative assessment of mono- and polysulphide-linked carbon skeletons in sulphur-rich macromolecular aggregates present in bitumens and oils. Organic Geochemistry 23, 765-775.

Simoneit B. R. T., Leif R. N. et Ishiwatari R. (1996) Phenols in hydrothermal petroleums and sediment bitumen from Guaymas basin, gulf of California. Organic Geochemistry 24, 377-388.

Sinninghe Damsté J., De Leeuw J. W., Kock Van Dalen A. C., De Zeeuw M., De Lange F., Rijpstra W. I. C. et Schenck P. A. (1987) The occurrence and identification of series of organic sulfur compounds in oils and sediment extracts. I. A study of Rozel Point Oil (U.S.A.).

Geochimica et Cosmochimica Acta 51, 2369-2391.

Sinninghe Damsté J., Schouten S., De Leeuw J. W., Vanduin A. C. T. et Geenevasen J. A. J. (1999) Identification of novel sulfur-containing steroids in sediments and petroleum: Probable incorporation of sulfur into ∆5,7-sterols during early diagenesis. Geochimica et Cosmochimica

Acta 63, 31-38.

Sparr Eskilsson C. & Bjorklund E. (2000) Analytical-scale microwave-assisted extraction.

Journal of Chromatography, A 902, 227-250.

Summons R. E., Metzger P., Largeau C., Murray A. P. et Hope J. M. (2002) Polymethylsqualanes from Botryococcus braunii in lacustrine sediments and crude oils. Organic

Geochemistry 33, 99-109.

Van Kaam Peters H. M. E., Schouten S., De Leeuw J. W. et Sinninghe Damsté J. (1997) A molecular and carbon isotope biogeochemical study of biomarkers and kerogen pyrolysates of the Kimmeridge clay facies: palaeoenvironmental implications. Organic Geochemistry 27, 399-422.

Warton B., Alexander R. et Kagi R. I. (1997) Identification of some single branched alkanes in crude oils. Organic Geochemistry 27, 465-476.

Weast R. C., Astle M. J. et Berger W. H. Handbook of Chemistry and Physics. Weast, R. C., Astle, M. J., and Berger, W. H., CRC Press, Inc. (1988).

West N., Alexander R. et Kagi R. I. (1990) The use of silicalite for rapid isolation of branched and cyclic alkane fractions of petroleum. Organic Geochemistry 15, 499-501.

Wollrab V. & Streibl M. Organic Geochemistry. Methods and Results. Ed. Eglinton, G. & Murphy, M. T. J., Springer-Verlag (1969). Earth waxes, Peat, Montan Wax and Other Organic Brown Coal Constituents. 576-598.

Wünsche L. (1987) Géochimie des lipides neutres et diagénèse précoce des stérols dans des sédiments du bassin lémanique. Thèse, Université de Genève.