Contaminants inorganiques (cycles globaux, spéciation, biodisponibilité)

Question 1

Éléments essentiels

Answer 1

• courbe de concentraient-réponse d’un élément trace qui est requis par un organisme pour sa survie, mais qui est aussi toxique à de fortes concentrations

Question 2

Mobilité géochimique

Answer 2

• degré de facilité avec lequel un élément peut migrer dans un environnement donné
• faible mobilité = faible toxicité
• le pH et le potentiel d’oxydoréduction sont des déterminants clés de la mobilité des éléments

Question 3

Formule du coefficient de partitionnement (Kd)

Answer 3

Kd= [M] adsorbé (mg/kg) / [M] dissous (mg/L)

Question 4

Quels invertébrés devraient accumuler le plus de terres rares dans un lac?

Answer 4

• benthos

Question 5

Arsenic

Answer 5

• sources naturelles et anthropiques (plus anthropiques au Canada)
• cancer (poumon, vessie, foie, peau)
• effets cutanés, vasculaires et neurologiques (engourdissement et picotement des extrémités

Question 6

Augmentation Fe dans l’eau

Answer 6

• provient des poussières du Sahara
• impact mondial avec les changements climatiques

Question 7

Spectrométrie de masse

Answer 7

• outil pour comprendre les sources et le destin des métaux
• traçage de la signature isotopique d’un élément donné
• chaque source aura sa signature
• cela permet de distinguer les sources
• utilisable en cadre expérimental
• spectrométrie à plasma à couplage inductif (ICP-MS)

Question 8

Importants : sources naturelles et anthropiques

Answer 8

• sources naturelles peuvent être problématiques (ex : arsenic)
  
  • différence avec contaminants organiques
• la spectrométrie de masse permet de retracer les sources et le parcours
• plusieurs activités humaines émettent des métaux, avec des retombées et sur de longues distances

Question 9

Cycle de l’eau et mobilité Hg

Answer 9

• 2 états d’oxydation du Hg : Hg(0) et Hg(II)
• infiltration du Hg(II) dans la terre
• Hg(0) échangé (2 sens) par les stomates
• Hg(II) adsorbé à la neige ou dissous dans la pluie
• Hg(II) lié aux grosses molécules organiques entrent dans cours d’eau
• volatilisation (2 sens) du Hg(0)

Question 10

Mobilité de métal(loïde) en fonction de ses affinités : phases en milieu atmosphérique : intrants

Answer 10

• entre dans l’atmosphère
• particulaire (dominante) : aérosol de sources naturelles (ex:poussière) et anthropique (ex : combustion à haute température)
• gazeuse (composés volatiles : Hg, Se) : sources naturelle (ex:volcan) et anthropique (ex:incinération)

Question 11

Mobilité de métal(loïde) en fonction de ses affinités : phases en milieu atmosphérique : extrants

Answer 11

• sort de l’atmosphère
• déposition sèche : près de la source d’émission, pour les grosses particules
• déposition humide : loin de la source d’émission, piégeage de métal(loïde) gazeux et particulaires par les gouttes de pluie
• échange gazeux : Hg gazeux

Question 12

Temps de résidence : définition

Answer 12

• temps moyen qu’un atome d’un élément (ou une molécule) passe dans un comportement environnemental donné

Question 13

Temps de résidence : formule

Answer 13

• taille du réservoir (mol) / flux entrant (mol/an)

Question 14

Temps de résidence de l’eau dans l’atmosphère

Answer 14

• environ 10 jours

Question 15

Temps de résidence dans l’atmosphère du Cd=0,005

Answer 15

• rapide, car s’absorber sur les molécules et forment des plus grosses molécules qui tombent et n’est pas volatiles et est susceptible au lessivage
• environ pareil à celui de l’eau puisqu’ils tombent ensemble

Question 16

Comment expliquer que les flux de dépôts atmosphériques de ces métaux donnent de plus gros chiffres que le réservoir atmosphérique?

Answer 16

• flux entrant= flux sortant
• atmosphère est un réservoir très dynamique

Question 17

Les flux de dépôts atmosphériques sont petits par rapport à l’inventaire des sols et océans?

Answer 17

• peu d’impacts de l’humain sur les concentrations
• flux intrant dans les océans est très petit petit comparé au réservoir océanique, donc a un très petit impact

Question 18

Cycle global du Hg et Pb

Answer 18

• toxiques et bioaccumulables
• Hg a une phase gazeuse donc a un compartiment supplémentaire pour le flux gazeux
• beaucoup émissions anthropiques pour Pb à cause de l’essence
• temps de résidence Pb : cours car facilement absorbés sur d’autres molécules
• temps de résidence du Hg : long à cause de la phase gazeuse

Question 19

Important : mobilité

Answer 19

• cycle de l’eau détermine en bonne partie la mobilité des métaux
• l’association des métaux avec les particules influence leur temps de résidence
• l’atmosphère est un petit réservoir transitoire et dynamique, important pour le transport
• les réservoirs de sols et d’océans sont moins facilement impactés par l’humain, à cause de leur taille
• le Pb et Hg sont très toxiques et ont un cycle très modifié par l’humain
• Hg, volatil, a un long temps de résidence dans l’atmosphère

Question 20

Éléments conservateurs

Answer 20

• non affecté par changement à court terme d’intrant et par la biogéochimie
• très long temps de résidence
• peu réactif avec les particules
• métaux alcalins et alcalino-terreux : classe A

Question 21

Nutriments

Answer 21

• nécessaire au phytoplancton
• basse concentration pouvant être affectée par la prise en charge par le phytoplancton
• basse concentration à la surface, haute concentration au fond (suite à la sédimentation du phytoplancton et sa dégradation)
• Zn, Cd, Fe

Question 22

Éléments non-essentiels, atmosphériques

Answer 22

• source atmosphérique importante
• réactif avec les particules, va vers les sédiments (sédimentation importante
• Pb

Question 23

Transformations dans les matrices environnementales

Answer 23

• réactions chimiques en milieu aqueux
• acide et base : dissociation du carbonate
• complexation : réaction de Fe3+ avec OH-
• précipitation et dissolution : dissolution de la calcite
• rédox : réduction de l’oxygène
• adsorption : adsorption de Pb2+ sur une surface générique

Question 24

Importants : transformation dans les matrices environnementales

Answer 24

• le destin des métaux dépend des transformations, particulièrement localement
• souvent un métal est affecté par plusieurs transformations
• le cycle des oxydes de fer modifie le transport àdes métaux qui y sont associés

Question 25

Spéciation

Answer 25

• distribution d’un élément parmi des espèces chimiques déterminées

Question 26

Espèce chimique

Answer 26

• forme spécifique d’un élément définie selon sa composition isotopique, son état d’oxydation ou électronique et/ou son complexe ou sa structure moléculaire

Question 27

Spéciation dans l’eau (métaux dissous) : Hg

Answer 27

• espèces de Hg différentes donnent des comportement différents
• ex : Hg atmosphérique (Hg0), inorganiques, organiques (plus toxiques), etc.

Question 28

Spéciation dans l’eau (métaux dissous) : Cd

Answer 28

• eau de mer, beaucoup de Cd-Cl, car sel
• eau douce plus basique, beaucoup de Cd-carbonate, car beaucoup de carbonates dans l’eau. plus de risque écotoxicologique
• eau douce neutre, beaucoup de Cd2+, pas de Cd dissous, dureté faible

Question 29

Spéciation dans l’eau (métaux dissous) : Cu

Answer 29

• spéciation inorganique du Cu2+ en présence des ligands OH-, CO32-
• grandes fluctuations
• acide donc il y a plus d’ions libres, donc plus d’entré dans les organismes et les algues
• en présence de ligands organiques, majorité du Cu va se lier à ceux-ci

Question 30

Exemples d’espèces métalliques en solution

Answer 30

• ion métalliqaue libre
• hydroxo-complexes
• oxo-anions
• complexes simples inorganiques
• complexes simples organiques
• complexes polymères organiques

Question 31

Approches pour déterminer la spéciation des métaux dissous

Answer 31

• calculs thermodynamiques
  
  • méthodes expérimentales

Question 32

Biodisponiblité

Answer 32

• fraction de la concentration totale d’un contaminant dans le milieu externe qui se trouve disponible pour la bioaccumulation
• varie en fonction de l’environnement et de l’espèce considérée

Question 33

Décroissance de la biodisponibilité et de la toxicité d’espèces

Answer 33

• dissoute
  
  • ion libre : élevée
  • complexes inorganiques : indirecte
  • complexes organiques : indirecte
  • formes colloïdales : indirecte
• solide
  
  • espèces adsorbées : indirecte
  • phases pures : indirecte, faible
  • solides mixtes : très faible