Article de référence | Réf : P3860 v4

Conclusion
Analyse de traces et d’ultra-traces d’éléments

Auteur(s) : Linda AYOUNI-DEROUICHE, Frédérique BESSUEILLE-BARBIER, Nicole GILON, Agnès HAGÈGE

Date de publication : 10 déc. 2021

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RÉSUMÉ

L’analyse d’élément traces concerne des domaines aussi variés que celui de l’environnement, de la santé ou encore de l’électronique. Les protocoles développés vont ainsi être directement conditionnés par ces champs d’application (nature des échantillons, niveau de trace, nature de l’information requise…). Après une approche globale de l’analyse de traces, cet article expose les grandes étapes de l’analyse de la teneur totale en éléments (mesure proprement dite mais aussi échantillonnage, mise en solution, concentration), puis traite de cas plus spécifiques (imagerie, spéciation, analyse de nanoparticules). La dernière partie est consacrée à la validation et à la fiabilité des résultats.

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ABSTRACT

Trace and ultra-trace elements analysis

The analysis of trace elements concerns fields as varied as environment, health and electronics. The protocols developed will thus be directly conditioned by these application fields (type of samples, trace level, information required, etc.). After a global approach of trace analysis, this article describes the main steps of the analysis of the total content of elements (not only the measurement itself but also sampling, dissolution, concentration), and then deals with more specific questions (imaging, speciation, analysis of nanoparticles). The last part is devoted to the validation and reliability of the results.

Auteur(s)

  • Linda AYOUNI-DEROUICHE : Ingénieure de recherche CNRS - Institut des Sciences Analytiques, Villeurbanne, France

  • Frédérique BESSUEILLE-BARBIER : Ingénieure de recherche CNRS - Institut des Sciences Analytiques, Villeurbanne, France

  • Nicole GILON : Maître de Conférences de l’Université Lyon 1 - Institut des Sciences Analytiques, Villeurbanne, France

  • Agnès HAGÈGE : Chargée de recherches CNRS - Institut des Sciences Analytiques, Villeurbanne, France

INTRODUCTION

L’analyse d’éléments à l’état de traces (ou éléments-traces) concerne des secteurs d’activité aussi variés que les technologies de pointe (alliages, semi-conducteurs, nucléaire…), les domaines de la santé (produits de consommation alimentaire, fluides biologiques, atmosphères de travail…), de l’environnement (air, eaux, sols, sédiments…) ou de la géochimie (roches, sédiments…). La demande la plus communément formulée consiste en la détermination de la teneur globale en un ou plusieurs éléments dans des matrices de toutes natures et de toutes origines.

Dans de nombreux cas, cette information s’avère cependant insuffisante et on assiste à l’émergence d’un nouveau type de demandes concernant également la forme chimique (molécules, biomolécules ou nanoparticules) sous laquelle se présentent l’élément et sa localisation.

À l’instar des autres champs d’application, l’analyse d’éléments à l’état de traces est soumise à des exigences sans cesse croissantes non seulement en termes de limites de détection mais aussi en termes de coût et de temps, qui contribuent à son avancée. Plus récemment, la prise de conscience de la nécessité d’une chimie analytique plus verte a elle aussi conduit à modifier la façon d’appréhender l’analyse d’éléments traces.

Le but de cet article est de présenter les différentes étapes de la chaîne analytique aboutissant à la détermination d’éléments traces sans être exhaustif mais en mentionnant les techniques les plus utilisées et les évolutions visant à satisfaire les nombreux critères économiques et environnementaux.

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KEYWORDS

nanoparticles   |   atomic spectrometry   |   sample treatment   |   imaging   |   speciation

VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v4-p3860


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5. Conclusion

  • Une des grandes tendances de ces prochaines années est sans conteste la miniaturisation de l’ensemble des techniques nécessaires à l’analyse d’éléments traces.

    Dans cette optique, des progrès importants ont été réalisés afin d’analyser des objets ou des échantillons de plus en plus petits. On peut ainsi citer les nébuliseurs à introduction directe pour les systèmes ICP-OES ou ICP-MS ou encore les microsystèmes séparatifs tels que l’électrophorèse capillaire ou la nanochromatographie, qui permettent l’analyse de nanovolumes. Cet aspect est primordial dans le cas de l’analyse d’échantillons précieux ou dangereux mais aussi afin de réduire les coûts engendrés par le retraitement des déchets générés par ces techniques.

    Un second aspect de la miniaturisation concerne le développement de microsondes permettant d’atteindre des résolutions nanométriques et ainsi d’accéder à des informations spatiales de plus en plus précises. Les progrès dans ce domaine connaissent une grande popularité, notamment dans le domaine de la biologie avec des possibilités accrues en imagerie in vivo.

    Enfin, la naissance de concepts tels que les μ-TAS (microsystèmes d’analyse totale), véritables laboratoires sur puces permet d’envisager des dispositifs qui permettront dans le futur des analyses directement in situ, et ce à moindre coût (temps d’analyse réduits, consommations de réactifs limitées, systèmes peu onéreux). Ces dispositifs permettront ainsi de limiter le transport des échantillons ainsi que les problèmes et coûts liés à leur stockage et leur conservation. Cet axe de développement est cependant encore loin de sa maturité. Si les avancées de la microfluidique permettent d‘envisager une miniaturisation des étapes de traitement de l’échantillon, les dispositifs de détection restent le nœud du problème.

    La miniaturisation des techniques a conduit depuis les années 2010 à la mise sur le marché d’instruments portables en spectrométrie atomique (XRF, LIBS). Cependant, ils sont encore loin d’égaler les excellentes performances des instruments conventionnels. Seuls les appareils de fluorescence X portables se sont significativement développés et peuvent presque être considérés comme des appareils de routine.

    Les techniques électrochimiques connaissent également un regain d’intérêt...

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Sommaire

BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - KUMAR (V.), SHARMA (A.), CERDA (A.) -   Heavy Metals in the Environment, 1st Edition.  -  Elsevier, Amsterdam (2020).

  • (2) - MÉNAGER (M.T.), GARNIER-LAPLACE (J.), GOYFFRON (M.) -   Toxicologie nucléaire humaine et environnementale.  -  Lavoisier (2009).

  • (3) - PÉREZ-ÁLVAREZ (E.P.), GARCIA (R.), -BARRULAS (P.), DIAS (C.), CABRITA (M.J.), GARDE-CERDÁN (T.) -   Classification of wines according to several factors by ICP-MS multi-element Analysis.  -  Food Chemistry, 270, 273-280 (2019).

  • (4) - BASKALI-BOUREGAA (N.), MILLIAND (M.-L.), MAUFFREY (S.), CHABERT (E.), FORRESTIER (M.), GILON (N.) -   Tea geographical origin explained by LIBS elemental profile combined to isotopic information.  -  Talanta, 211, 120674 (2020).

  • (5) - GONZALEZ (C.), GREENWOOD (R.), -QUEVAUVILLER (Ph.) -   Rapid Chemical and Biological Techniques for Water Monitoring.  -  Water Quality Measurement Series, Quevauviller (Ph.) (Serie Editor), John Wiley and Sons Ltd., Chichester (2009).

  • ...

NORMES

  • Exigences générales concernant la compétence des laboratoires d’étalonnages et d’essais - NF EN ISO 17025 - 2005

  • Qualité de l’eau – Protocole d’évaluation initiale des performances d’une méthode dans un laboratoire - NF T 90-210 - 2018

  • Qualité de l’eau – Application de la spectrométrie de masse avec plasma à couplage inductif (ICP-MS) – Partie 2 : dosage des éléments sélectionnés y compris les isotopes d’uranium - NF EN ISO 17294-2 - 2016

  • Soil quality — Determination of trace elements using inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) - NF EN 16965 - 2018

  • Ambient air quality – Standard method for the measurement of Pb, Cd, As and Ni in the PM10 fraction of suspended particulate matter - NF EN 14902 - 2005

1 Annuaire

HAUT DE PAGE

1.1 Laboratoires – Bureaux d’études – Écoles – Centres de recherche (liste non exhaustive)

Institut national de l’environnement industriel et des risques http://www.ineris.fr

HAUT DE PAGE

1.2 Documentation – Formation – Séminaires (liste non exhaustive)

Fiches toxicologiques de l’INRS http://www.inrs.fr

Catalogue des Matériaux de référence du JRC https://crm.jrc.ec.europa.eu

Assurance Qualité dans les laboratoires œnologiques http://www.oiv.int/oiv

OIV – MA-AS1-12 - * - OENO, Recueil des méthodes internationales d’analyses – OIV Guide pratique pour la validation, le contrôle qualité, et l’estimation de l’incertitude d’une méthode d’analyse œnologique alternative (2005).

EVISA http://www.speciation.net

Gordon Research Conferences https://www.grc.org

European Winter Conference on Plasma Spectrochemistry https://www.ewcps.eu

Spectratom https://www.spectratom.fr

Série de Congrès « Metallomics »...

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