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Study of mercury contamination in aquatic environments : fate and biogeochemical behavior, development of analytical methods for trace mercury analysis



Etude de la contamination par le mercure dans les milieux aquatiques : Devenir et comportement biogeochimique, mise au point de methodes d’analyse de trace du mercure
thèse Oct 2013 ; 245 pages ,
Aut. Mirna Daye
Ed. Université de Lille - Villeneuve d'Ascq
Téléchargeable sous format: PdF (4 350 ko)
Téléchargeable chez l'éditeur
Résumé:
Le mercure est un élément omniprésent dans l'environnement et considéré comme un polluant mondial en raison de sa longue porté de transport atmosphérique et de son cycle biogéochimique complexe. Le mercure est parmi les polluants environnementaux les plus dangereux, conféré par sa forme organique, le méthylmercure (CH3Hg ou MeHg). Le méthylmercure est l'espèce la plus toxiques du mercure, en raison de son caractère bioaccumulatif dans les organismes vivants tout au long de la chaîne alimentaire. Dans les eaux naturelles, le mercure est présent à de très faibles concentrations. Pour cette raison, un grand nombre de techniques analytiques ne permettent pas la mesure directe, ce qui nécessite souvent une étape de préconcentration pour atteindre la limite de détection. Parmi les nombreuses méthodes de préconcentration, l'extraction en phase solide (SPE) est la plus utilisé pour l'extraction de métaux traces. La première partie de cette étude est axée sur le développement des méthodes analytiques pour la mesure du mercure par extraction en phase solide. A la recherche des méthodes d'analyse simples, rapides et peu coûteuses pour la détermination du mercure dans les eaux naturelles, deux méthodes analytiques ont été développées. Une technique basée sur le mécanisme d'échange d'anions en utilisant l'ICP-MS
(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry) a été développée. Une autre basée sur l'extraction en phase solide de mercure en utilisant le 5-phenylazo-8-hydroxyquinoline et la détection par CV-AFS (Cold Vapor Atomic Fluorescence Spectroscopy) a été mise au point.
La deuxième partie de ce travail est consacrée à l’étude de la distribution et du comportement biogéochimique du mercure dans les rivières Deûle et Lys (Nord de France). Les résultats obtenus montrent des concentrations élevées en mercure total (HgT) dans la Deûle, site contaminé principalement par les activités de l'ancienne fonderie "Metaleurop", les concentrations mesurées dans la Lys sont beaucoup plus faibles. Bien que les sédiments de la
Deûle soient très chargés par le mercure total (HgT) par rapport aux sédiments de la Lys, des pourcentages de methylmercure (% MeHg) beaucoup plus élevés ont été trouvés dans la Lys.
Les particules en suspension sont la principale phase porteuse du mercure et considérée comme le véhicule de la pollution de la Deûle vers la Lys. Malgré l’arrêt de l'ancienne fonderie "Metaleurop" depuis près d'une décennie, les niveaux de mercure restent encore trop élevés dans la Deûle.
Abstract:
Mercury is a very particular element conferred by its high density and vapor pressure. It is an ubiquitous element in the environment and considered as a global pollutant because of its long range atmospheric transport and its complex biogeochemical cycle. Mercury is among the
most hazardous environmental pollutants, given by its organic form, methylmercury (MeHg or CH3Hg). Methylmercury is the most toxic species of mercury, because of its bioaccumulative character in living organisms throughout the food web. In natural waters,
mercury is present at very low concentrations. For this reason, most analytical techniques do
not achieve accurate direct measurement of Hg which necessitates preconcentration to meet their limit of detection. Among many preconcentration methods, solid phase extraction (SPE) is the most used for trace metal extraction. The first part of this study focuses on the development of analytical methods for the measurement of mercury by solid phase extraction.
In the search of simple, rapid and cheap analytical methods for the measurement of mercury
in natural water samples, two analytical methods have been developed. A technique based on the anion exchange mechanism using ICP-MS (Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry) was developed. Another one has been developed and was based on the solid phase extraction of mercury using 5-phenylazo-8-hydroxyquinoline and detection by CV-AFS
(Cold Vapor Atomic Fluorescence Spectroscopy). Part of this work also includes the distribution and biogeochemical behavior of mercury in rivers of the Deûle and Lys (Northern France). The results have showed high concentrations of total mercury (HgT) in the Deûle contaminated by a former smelter "Metaleurop". The concentrations of HgT measured in the
Lys are much lower. Although the Deûle sediments are highly burdened with HgT as compared to the Lys sediments, much higher percentage of methylmercury is found in Lys river. Suspended particles are the major Hg carrier phase and transporters of Hg pollution from the Deûle to the Lys river. Despite the fact that the former Metaleurop smelter is closed
for almost a decade, mercury levels are still high in the Deûle, creating an Hg hotspot for mercury pollution to surrounding environments carrying Hg hundred kilometers downstream the river possibly reaching the sea.

Mots clefs:

pollution de l'eau (CI) (DT) (OP) , qualité des eaux (CI) (DT) (OP)

Pays concernés:

France (CI) (DT) (OP) , Liban (CI) (DT) (OP)

Editeur/Diffuseur:

Université de Lille - Villeneuve d'Ascq
    

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