Spéciation du sélénium en eaux thermo-minérales. Apport de différentes techniques analytiques

Speciation of selenium in thermal and mineral waters. Contribution of analytical methods

Laboratoire de chimie analytique, Université de Pau et des Pays de l'Adour, avenue de l'Université, 64000 Pau

Résumé

Le sélénium est aujourd'hui reconnu comme un élément essentiel tant dans les domaines de l'environnement que de la médecine et de la pharmacie. Sa toxicité et sa biodisponibilité dépendent de la forme physico-chimique sous laquelle il se trouve. Les eaux minérales et thermales pouvant constituer un apport en sélénium pour l'Homme, nous avons développé une étude de spéciation de cet oligoélément à partir de plusieurs méthodes analytiques.

Les techniques utilisées sont la Voltamétrie de Redissolution Cathodique Différentielle Pulsée (DPCSV), le couplage Génération d'Hydrures-Spectrométrie d'Absorption Atomique avec Four en Quartz (GH-SAAFQ), la Spectrométrie d'Absorption Atomique Electrothermique (SAAET) et l'Electrophorèse Capillaire (EC). L'optimisation de ces méthodes pour l'analyse de spéciation du sélénium a été réalisée à partir de plusieurs types d'eaux thermo-minérales dopées en Se (IV) et Se (VI) à basse et haute concentration (1 µg. l^-1 et 50 µg. l ^-1). Les résultats obtenus par DPCSV, GH-SAAFQ et SAAET sont en bon accord avec les valeurs de dopage mais l'EC est apparue limitée de part son mode de détection UV inverse peu sélectif et non spécifique. Par la suite, ces méthodes ont été appliquées à l'eau thermale de La Roche-Posay naturellement riche en sélénium. L'étude de spéciation de trois lots différents a permis de montrer que cette eau contient essentiellement Se (IV) et Se (VI), cette dernière forme étant majoritaire.

Abstract

The purpose of the speciation studies is not only to determinate the concentration of an element but also to quantify its different physico-chemical forms. Bioavailability and toxicity are directly related to them. In the environment, speciation studies concern both metals and metalloids. In medicine they can help to understand the mechanisms of assimilation and metabolisation of trace elements. Therapeutic capacities of thermal and mineral waters are conditioned by several factors: the concentration of major elements, the chemical forms, the presence of minor elements, gas, temperature... Relation between chemical composition and medicinal capacities could be explained to some extend using speciation studies. Thermo-mineral waters are a source of selenium to man. Presence of organic forms (selenoaminoacids, methylated species) and inorganic ones (Se(IV) and Se(VI)) have been reported. Organic species are less toxic, methyl-compounds being metabolites of selenium detoxification pathway. Se(IV) and Se(VI) are major selenated forms in mineral waters, the repartition of which depends on depth.

This study concerns the comparison of different analytical methods for the speciation study of selenium. The techniques used are Differential Pulse Stripping Voltammetry (DPCSV), Atomic Absorption Spectrometry using both Hydride Generation in a Quartz Furnace (HG-QFAAS) and Electrothermal Atomization (ETAAS), and capillary Electrophoresis (CE). The optimization of these techniques was performed in spiked mineral waters with Se(IV) and Se(VI) at two concentrations (1 and 50 µg.l^-1). Total selenium concentration was checked using ETAAS. Se(IV) and Se(VI) were directly determined with CE and by mean of a speciation sheme with both DPCSV and HG-QFAAS. The DPCSV and HG-QFAAS measurements are in good agreement with spiking values whereas CE appeared to be limited by its unspecific UV detector.

These methods were applied to a La Roche Posay thermal water, weakly mineralized, containing several trace elements and naturally rich in selenium. The speciation study of three different samples showed that this water contains essentialy Se(IV) and Se(VI), the major form being Se(VI). This type of analysis could help to understand the action of La Roche Posay water on cutaneous pathologies like eczema or psoriasis, as Se(IV) and Se(VI) therapeutic behaviour could be different.