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RÉSUMÉ
Les sols contiennent généralement de l'eau, de l'air, des composés minéraux et organiques. Mais des traces de métaux peuvent également être trouvées, et lorsque que la pollution est importante en métaux lourds, cela devient néfaste pour l'environnement et pour la santé. Avant de dépolluer les sols contaminés, il est nécessaire de réaliser des tests. La technique de spectroscopie d'émission de plasma induit par laser, dite LIBS, permet de réaliser des diagnostics directement sur les sites pollués. Elle permet un grand nombre d'analyses semi-quantitatives sur site, peu coûteuses, traçant une cartographie de la pollution du site examiné. Cet article détaille cette technique, en présentant en premier lieu l'intérêt de réaliser des mesures sur site. Ensuite, le principe de la spectroscopie laser est expliqué. Enfin, la méthode de traitement et d'analyse des données est détaillée.
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Sur un chantier de dépollution, les décisions relatives au traitement des sols contaminés par les métaux lourds sont prises sur la base de quelques analyses de laboratoire très coûteuses. Les mesures sur site présentent donc un immense intérêt car elles permettent d'optimiser la phase d'échantillonnage et d'analyser en laboratoire uniquement les quelques échantillons qui ont fait l'objet d'une sélection. Dans ce dossier, nous présentons un diagnostic sur site de sols pollués, basé sur la spectroscopie d'émission de plasma induit par laser, dite LIBS.
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Principe de la spectroscopie LIBS
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1. Intérêt des mesures sur site
Amina ISMAËL est ingénieur de l'école nationale supérieure des ingénieurs en arts chimiques et technologiques de Toulouse.
Grégoire TRAVAILLÉ est ingénieur de l'École nationale supérieure de chimie et de physique de Bordeaux et doctorant à l'université Bordeaux 1.
Bruno BOUSQUET est enseignant-chercheur à l'université Bordeaux 1, responsable de la spectroscopie laser appliquée à l'environnement et chef du département Mesures physiques de l'IUT Bordeaux 1.
Lionel CANIONI est enseignant-chercheur à l'université Bordeaux 1. Il est le responsable du groupe de recherche du CPMOH (Centre de Physique Moléculaire Optique et Hertzienne – UMR 5798 du CNRS) dans lequel s'est déroulée cette étude et aussi le responsable de la licence professionnelle Laser, Contrôle et Maintenance de l'université Bordeaux 1.
1.1 Contexte
Un sol est un milieu complexe et hétérogène qui contient en moyenne 25 % d'air, 25 % d'eau, 45 % de composés minéraux et 5 % de composés organiques. Il contient aussi de nombreux micro-organismes et des traces de métaux. Nos études portent sur l'analyse sur site de sols qui présentent une pollution importante en métaux lourds, néfaste pour l'environnement et pour la santé.
Pour fixer les idées, rappelons que la lithosphère est composée à plus de 99 % par uniquement 12 éléments majeurs qui sont l'oxygène, le silicium, l'aluminium, le fer, le calcium, le sodium, le potassium, le magnésium, le titane, l'hydrogène, le phosphore et le manganèse.
La dénomination « métaux lourds » est assez floue et elle est aujourd'hui totalement assimilée à la notion de toxicité. Ainsi, on comptera parmi les métaux lourds le titane, le vanadium, le chrome, le manganèse, le fer, le cobalt, le nickel, le cuivre, le zinc, l'arsenic, le sélénium, le cadmium, l'étain, le mercure et le plomb. Notons parmi eux la présence d'oligo-éléments (V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Se, Sn) qui peuvent devenir toxiques à de fortes concentrations. On qualifiera de peu toxiques les éléments tels que le manganèse, le fer, le cuivre et le zinc et de très toxiques les autres.
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ANNEXES
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À lire également dans nos bases
MAUCHIEN (P.) - LAZARE (S.) - MOTTAY (E.) - BERTHOUD (T.) - Spectrométries laser en analyse et caractérisation - [P 2 685] Rubrique « Spectrométries des rayonnements électromagnétiques » (2007).
MIZIOLEK (A.W.) - PALLESCHI (V.) - SCHECHTER (I.) - Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS). Fundamentals and applications - Cambridge University Press, New-York (2006).
CREMERS (D.A.) - RADZIEMSKI (L.J.) - Handbook of Laser-Induced Breakdown Spectroscopy - Wiley (2006).
SINGH (J.P.) - THAKUR (S.N.) - Laser-Induced Breakdown Spectroscopy - Elsevier Science (2007).
NIST - Basic atomic spectroscopic data - [en ligne]. Dans NIST. Site Web du National Institute of Standards and Technology. http://physics.nist.gov/PhysRefData/Handbook/periodictable.htm (site Web consulté le 29/09/2008).
BARNES (R.J.) - DHANOA (M.S.) - LISTER (S.J.) - Standard normal variate transformation and detrending of near-infrared diffuse reflectance spectra - Appl. Spectroscopy...
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