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VLIZ
Les microélectrodes : développements analytiques et perspectives
Equipe de Chimie Analytique et Marine de Lille
ELICO, UMR CNRS 8013
Intérêt du développement de micro-capteurs
Technique réellement in situ pas de prélèvement ni de traitement physico-chimique
Faible perturbation de l’échantillon mesures à l’interface eau-sédiment
Précision accrue sur la détermination des concentrations des espèces peu stables
S(-II), Fe(II) et Mn(II)
Mesures ponctuelles profils dans les terriers
Mesures rapides suivi d’une remise en suspension
Problèmes inhérents aux mesures in situ par microélectrodes
Calibration ex-situ et mesures in situ diffusion différente dans le sédiment et dans l’eau présence de matière organique (phénomènes de fooling)
Nettoyage des microcapteurs quelque soit le potentiel de repos, possibilité de dépôt à l’électrode
Usure des microélectrodes
stabilité de l’électrode liée à sa nature (Hg-Au, Hg-Ag, Hg-Ir…)
sédiment : milieu abrasif
Sensibilité faible pour certains éléments exemple : Fe(II), Mn(II) où il n’y a pas possibilité d’accumulation
Principaux développements analytiques actuels
1. Fabrication de microélectrodes
Achetés à M. Donten (Pologne) ; corps en verre ; disque Au, Ag
Réalisés au CABE (Suisse) ; corps en verre ; disque Ir
Réalisées au Lab. d’océano. de Liverpool ; corps en plastique ; disque et fil Ag, Au, C,
Remarques sur les matériaux électro-actifs envisagés
- Au-Hg et Ag-Hg amalgame inévitable ; bonne adhérence de Hg mais évolution de la surface électro-active.
Diamètre de l’électrode : 30 125 µm
- Ir-Hg : pas d’amalgame, problème d’adhérence.
Diamètre de l’électrode : fabriqué par électro-érosion : 5 µm
Remarque sur la terminologie « microélectrode »
- dans tous nos cas, influence de l’agitation (malgré la théorie)
taille des microélectrodes encore trop importante
- En pratique : importance de la linéarité des droites d’étalonnage
2. Essais d’intercalibrationsmicroélectrode d’argent amalgamée
Comparaison sur le manganèse
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
0 0.5 1 1.5 2
-8
-7
-6
-5
-4
-3
-2
-1
0
1
2
0 0.5 1 1.5 2
-
1
0
-
8
-
6
-
4
-
2
0
2
4
0 2
DET carottage µélectrode
-
1
0
-
8
-
6
-
4
-
2
0
2
4
0 2
µélectrode : t = 0 H µélectrode : t = 24 H DET 1
DET 2 carottage
Concentration (mg.L-1) Concentration (mg.L-1)
Pro
fon
deu
r (c
m)
Pro
fon
deu
r (c
m)
3. Mise en place d’un gel à la surface électroactive
Avantages :
- pas d’agitation possible ;
- pas de problème de diffusion entre calibration et mesure ;
- pas d’usure physique de l’électrode ;
- problème de fooling limité.
Inconvénient :
- temps de mise à l’équilibre.
Analyse des sulfuresi (
nA
)
concentration ( µM)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 2000 4000 6000 8000
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
sédiment
eau
temps (s)
i (n
A)
i (n
A)
E (V vs Ag/AgCl)
i (n
A)
[S(-II)] = 7,43 µM-2
-1.6
-1.2
-0.8
-0.4
-1-0.5
y = 0.162x - 0.045R2 = 0.999
0
1
2
3
4
5
0 20 40
Epaisseur du gel : 0,3 mm
Temps de dépôt : 0s
Conclusion / Perspectives
Premières applications sur les carottes du programme STARDUST
Fe(II), Mn(II), S(-II).
Présence d’un gel non encore applicable pour la réalisation de profil
A développer : mesures sur les contaminants métalliques
Pb, Cd, Zn et Cu