Description
L’analyse isotopique de composés spécifiques (CSIA) est une technique isotopique qui permet sous certaines conditions d’identifier la source d’une pollution par composés organiques ou de caractériser l’état et les processus de dégradation des polluants. Elle repose sur l’analyse du rapport isotopique initial d’un polluant et sur son évolution dans l’environnement et dans le temps.
Le rapport isotopique δ de chaque composé organique correspond à la proportion des différentes formes isotopiques d’un élément (le 13 C et le 12 C, le 2 H et le 1 H ou le 15 N et le 14 N). Ce rapport isotopique diffère selon l’origine historique du composé, que ce soit sa méthode de synthèse ou ses précurseurs chimiques. On parle de traçage de source car l’approche CSIA permet à partir du rapport isotopique mesuré sur site de différencier les sources de pollution et éventuellement d’identifier le responsable d’une pollution.
Le rapport isotopique d’un élément dans une molécule est très peu affecté par certains processus de transport des polluants organiques (dispersion, dilution, ou changements de phases, adsorption/désorption) mais se modifie lors des processus (bio)chimiques destructifs amenant une perte nette de polluant (biodégradation ou transformation chimique). Dans les cas où il évolue, les molécules qui comprennent les isotopes légers vont réagir préférentiellement et la fraction résiduelle du composé de départ s’enrichit en isotope lourd. L’équation de Rayleigh définit le facteur de fractionnement α qui évolue dans l’espace le long du panache ou pour un même point en fonction du temps. On parle de traçage de processus car l’approche CSIA permet à partir du facteur de fractionnement d’identifier des mécanismes de dégradation du polluant, même sans détecter de métabolites, et de suivre la dégradation du polluant. avec ft=C/C0 la fraction résiduelle du polluant et R0 et Rt la composition isotopique du polluant initiale et à un instant t.
Enfin, à partir du facteur de fractionnement, il est possible de quantifier la biodégradation in situ en calculant le taux de biodégradation B (en %). Le facteur de fractionnement des principaux composés est disponible dans la littérature scientifique et pour les composés les moins classiques, il peut être déterminé en essai en laboratoire. La CSIA peut être couplée avec une modélisation pour anticiper le devenir des polluants (dégradation et vitesse).