Stratégies analytiques pour la spéciation du sélénium inorganique et organique dans les eaux naturelles

Analytical strategies for inorganic and organic selenium speciation in natural waters

¹ Laboratoire de Chimie Analytique Bio Inorganique et Environnement - UMR 5034 - Université de Pau et des Pays de l'Adour - 2 avenue Pierre Angot - 64000 Pau
² Laboratoire des Sciences et Stratégies Analytiques - UMR 5180 - Université Claude Bernard - Lyon I - Bâtiment CPE - 43 boulevard du 11/11/1918 - 69622 Villeurbanne Cedex

Résumé

Le sélénium est aujourd'hui reconnu comme un oligo-élément, il est donc indispensable à la vie, mais il peut devenir toxique pour l'Homme et les animaux dans une fourchette très étroite de concentration. Le cycle naturel du sélénium montre son existence à différents états d'oxydation et sous plusieurs formes inorganiques et organiques, chaque espèce possédant des propriétés différentes (toxicité, propriétés organoleptiques...). La connaissance de sa spéciation est donc essentielle pour appréhender sa réactivité et son impact environnementaux. Notre laboratoire s'intéresse depuis 1991 à la chimie environnementale du sélénium, particulièrement dans les systèmes aquatiques. Cet article décrit nos développements analytiques récents permettant la spéciation du sélénium au niveau de la dizaine de ng (Se).L^-1 à l'aide du couplage chromatographie liquide haute performance - spectrométrie de masse couplée à un plasma à couplage inductif (HPLC-ICPMS). Les travaux s'orientent autour de deux axes. D'un coté, l'amélioration des performances du détecteur ICPMS est réalisée grâce à l'utilisation d'instruments équipés d'une cellule de collision/réaction et à la modification du mode d'introduction de l'échantillon (nébulisation pneumatique ou génération d'hydrures). D'un autre côté, le développement de techniques de pré-concentration représente un moyen astucieux pour abaisser artificiellement les limites de détection du couplage HPLC-ICPMS. Pour conserver tout l'intérêt de spéciation directe de cette technique, les protocoles de pré-concentration proposés permettent d'atteindre simultanément l'ensemble des formes séléniées, i.e organiques et inorganiques.

Abstract

Selenium is today recognized as a trace element, it is thus essential to life, but in higher doses it becomes toxic for Human and animals. The concentration range between its indispensable role and its toxicity is very narrow. Selenium appears in its natural cycle in several oxidation states and as a variety of inorganic and organic compounds. In waters, selenite and selenate are the species most often searched and detected. It has been shown that inorganic selenium doesn't always account for total concentration in water. Therefore identification and quantification of dissolved organic species, i.e selenomethionine, selenocystine, trimethylselenonium..., is essential complete selenium speciation. Our lab is interested since 1991 in selenium environmental chemistry in aquatic systems. Attention is paid here to our recent analytical developments based on high performance liquid chromatography - inductively coupled plasma mass spectrometry (HPLC-ICPMS), allowing environmental speciation at the ten ng (Se).L^-1 level. We focus on two ways to lower Se detection limits. On the one hand, detector performances are improved with the help of recent ICPMS generation equipped with collision/reaction cell, operating conditions being optimized by experimental design methodology. Sample introduction by hydride generation step instead of pneumatic nebulisation, also results in improved detection power. On the other hand, we are developping preconcentration procedures to artificially lower detection limits. We select working stationary phases that allow the simultaneous preconcentration of inorganic and organic selenium species to keep the advantage of HPLC-ICPMS direct speciation.