Clefs n°60 été 2011
Clefs n°60 été 2011
  • Prix facial : gratuit

  • Parution : n°60 de été 2011

  • Périodicité : annuel

  • Editeur : CEA

  • Format : (215 x 307) mm

  • Nombre de pages : 104

  • Taille du fichier PDF : 4,5 Mo

  • Dans ce numéro : incontournable chimie.

  • Prix de vente (PDF) : gratuit

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70 Chimie pour la santé et l’environnement générateur X dichromatique détecteur dichromatique colonne avec mélange sable/argile le dispositif Figure 2. Colonne expérimentale BEETI (Banc d’étude expérimentale du transport en insaturé) remplie d’un matériau granulaire (mélange de phases minérales, sédiment ou sol) : la migration d’un contaminant et les propriétés physiques (porosité, teneur en eau) sont mesurées à l’aide de l’absorption de rayons X dans le matériau. Le générateur X se déplace tout le long de la colonne et permet d’obtenir la teneur en eau et la concentration d’un traceur sur toute la longueur de la colonne, en fonction du temps. CLEFS CEA - N°60 - ÉTÉ 2011 0,0 0 400 800 mm 0,1 0,2 0,3 0,4 teneur en eau porosité de migration. Ainsi, dans les configurations où les conditions expérimentales s’avèrent stables et bien maîtrisées, les modèles peuvent désormais reproduire les observations. L’application de ces modèles pour évaluer la contamination des sites pollués pose encore quelques difficultés. En effet, dans les environnements de surface, les conditions s’avèrent très différentes, souvent mal définies et variables dans le temps et l’espace. Valider ces modèles appelle la mise en place d’un suivi temporel et spatial des paramètres de site (caractéristiques physico-chimiques du milieu, pluviométrie...). Par ailleurs, pour prendre en compte cette variabilité, les Profil de concentration d’un traceur en fonction du temps : chacune des couleurs représente la concentration du traceur en un point donné de la colonne. modèles doivent intégrer les cinétiques des réactions chimiques et biologiques susceptibles de se produire dans le milieu. La mise en place d’expérimentations sur site destinées à valider les modèles de migration ou l’étude de cas réels permettra d’acquérir les connaissances nécessaires à l’étude de ces systèmes complexes et d’améliorer la capacité de prédiction des modèles de migration. > Catherine Beaucaire Département de physico-chimie Direction de l’énergie nucléaire CEA Centre de Saclay ETHERA : mesurer l’air et le dépolluer avec un kit rapide, sensible, efficace Particuliers sensibilisés à la qualité de leur habitat, personnes allergiques, personnels hospitaliers ou travaillant en zones sensibles... la qualité de l’air intérieur est devenue un enjeu sociétal majeur. Face à cette prise de conscience et aux risques à long terme sur la santé (asthme, cancer...), de nouvelles exigences réglementaires de l’air intérieur ont vu le jour. Ces dispositions appelaient des solutions de mesure et de traitement innovantes. Dans ce contexte, la société ETHERA développe et commercialise des kits de mesure et de dépollution capables de simplifier le diagnostic, la surveillance et l’élimination de la pollution chimique de l’air intérieur des bâtiments publics et privés. Rapide, sensible, très sélective, l’intérêt de cette technologie tient à la simplicité de la mesure optique directe qui supprime l’exigence des analyses en laboratoire, contraignantes et toujours très coûteuses. Son succès repose sur un savoir-faire unique en ingénierie des matériaux nanoporeux. Synthétisés à partir d’un procédé sol-gel, ces matériaux piègent et concentrent les t (heures) polluants-cibles. Ensuite, en intégrant des réactifs spécifiques, ces matériaux, initialement transparents, changent de couleur en fonction de la concentration du polluant. Associés à leurs lecteurs optiques, ils se transforment en capteurs colorimétriques. Disposant d’une très forte capacité de capture des polluants, ces matériaux permettent également la réalisation, dans un second temps, de systèmes de dépollution. À court terme, ETHERA vise le marché de la mesure professionnelle des polluants de l’air intérieur dans les zones très réglementées. Ainsi propose-t-elle déjà des dosimètres portatifs individuels pour les travailleurs du secteur hospitalier et des équipements diagnostics pour les bâtiments publics. La priorité vise à mesurer le formaldéhyde, polluant le plus répandu, mais de nouvelles études devraient élargir prochainement l’offre à d’autres gaz toxiques réglementée tels le benzène ou la trichloramine. À moyen terme, ETHERA devrait proposer aux particuliers préoccupés par la pollution de leur air intérieur (moquettes, peintures, parquets... -0,2 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 0 10 20 30 50 40 60 Badges d’exposition intégrant les matériaux nanoporeux. rejetant des composés organiques volatils), un kit colorimétrique capable de détecter simplement des polluants particulièrement toxiques mais qui sera également doté d’un système de dépollution. La technologie ETHERA a été mise au point dans un laboratoire commun CEA/CNRS du même nom. > Yves Bigay Président d’ETHERA ETHERA
MÉMO B Analyses pour la santé et l’environnement : enjeux et perspectives L a chimie analytique se confronte à un défi très stimulant, celui de caractériser les espèces présentes dans l’environnement (eaux, sols, air) ou le milieu biologique susceptible de les incorporer. Il s’agit d’un pari ambitieux à plusieurs titres : d’abord en raison du caractère complexe et hétérogène des milieux étudiés mais aussi parce que les éléments chimiques détectés (radioactifs ou non) se présentent souvent à l’état d’ultra-traces (donc difficilement repérables) et sous des formes physicochimiques extrêmement variées. Les chercheurs doivent ainsi identifier et quantifier les éléments présents, même à de très faibles concentrations, par des techniques d’analyse, de préférence in situ, mais également déterminer toutes les formes chimiques au sein desquelles l’élément peut s’engager. Les chimistes nomment « spéciation », les analyses développées pour affiner leurs connaissances sur ces formes qui déterminent la capacité des espèces à migrer dans l’environnement, leur biodisponibilité et donc, au final, leur toxicité. Les enjeux de cette spéciation n’ont pas échappé à l’Union européenne qui a voulu inclure la connaissance de l’ensemble des formes chimiques dans la directive européenne REACH (1) visant à protéger les populations des risques industriels liés à la chimie. Méthodologie de la spéciation La spéciation associe différentes techniques d’analyse avec des codes de calcul spécialement conçus pour déterminer la répartition des formes chimiques à partir de la composition du milieu et des équilibres physico-chimiques mis en jeu. La difficulté consiste à préserver l’intégrité structurelle des différentes espèces de manière à les identifier sans ambiguïté, les quantifier, voire (1) Entrée en vigueur le 1er juin 2007, la directive européenne REACH (pour Registration, Evaluation and Authorisation of Chemicals) est un système intégré d’enregistrement, d’évaluation, d’autorisation et de restriction des substances chimiques. Elle a pour objectif d’améliorer la protection de la santé humaine et de l’environnement contre les risques que peuvent poser les produits chimiques tout en maintenant la compétitivité et en renforçant l’esprit d’innovation de l’industrie chimique européenne. Les exigences relatives à la directive REACH sont gérées par une Agence européenne des produits chimiques. les cartographier. Deux catégories de techniques analytiques complémentaires existent pour y parvenir. Les techniques analytiques directes Celles-ci permettent de travailler immédiatement sur un échantillon sans aucune préparation particulière préalable comme avec les techniques spectroscopiques ou la spectrométrie de masse.• La spectroscopie laser à résolution temporelle (SLRT), appelée aussi fluorescence laser résolue en temps, se présente comme une technique particulièrement appropriée pour sonder l’environnement immédiat de l’ion. Non-intrusif parce qu’il utilise exclusivement des photons, ce procédé exploite les propriétés de fluorescence de certains éléments, notamment les modifications de cette fluorescence liées aux variations de l’environnement chimique de l’élément. La SLRT a démontré son efficacité pour caractériser les espèces et déterminer des constantes de complexation (figure 1 et encadré).• La résonance magnétique nucléaire (RMN) se trouve plus particulièrement dédiée au recueil d’informations sur la structure et la intensité de fluorescence Appareil de spectrofluorimétrie laser à résolution temporelle (SLRT), en boîte à gants. stœchiométrie des complexes ainsi qu’à la détermination des constantes de complexation ; elle reste néanmoins une technique qui pèche par sa sensibilité parfois insuffisante.• La spectrométrie infrarouge (IR) sert à déterminer, par absorption moléculaire du rayonnement IR, la nature des liaisons chimiques composant une molécule et donc à établir des hypothèses structurales. En raison du caractère parfois très complexe et spécifique d’un spectre IR, celui-ci constitue une véritable carte d’identité moléculaire. 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 longueur d’onde (nm) Figure 1. Spectres de fluorescence d’uranium (VI), obtenus par spectrofluorimétrie laser à résolution temporelle (SLRT), dans 6 échantillons d’eaux naturelles de puits prélevés en Finlande où ces eaux étaient naturellement riches en uranium. L’analyse des bandes d’émission à 465, 484, 505 et 526 nm confirme la spéciation, calculée à l’aide de données thermodynamiques, de l’U (VI) majoritairement sous forme de complexes ternaires calcium-uranyl-carbonate. CEA CEA CLEFS CEA - N°60 - ÉTÉ 2011 71



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