Une nouvelle technique de test développée à l’aide de la lumière synchrotron pourrait améliorer considérablement la façon dont nous surveillons l’efficacité des pratiques d’assainissement visant à éliminer la contamination au sélénium des activités minières.
Le sélénium est un nutriment naturel dont les humains et les animaux ont besoin, en petites quantités, pour rester en bonne santé. Cependant, l’exposition à des concentrations plus élevées peut provoquer des problèmes neurologiques chez les humains ainsi que la mort et la stérilité chez la faune sauvage et le bétail.
L’exploitation minière peut entraîner le ruissellement du sélénium et d’autres substances dans les sols et les plans d’eau à proximité, et s’accumuler avec le temps, même si des stratégies d’atténuation telles que des zones humides artificielles ou des bactéries éliminant le sélénium sont en place.
« Nous avons besoin de l’exploitation minière pour extraire certaines ressources du sol », explique Heather Shrimpton, boursière postdoctorale à l’Université de Waterloo (Département des sciences de la Terre et de l’environnement). « Nous ne pouvons pas encore compter à 100 % sur des matériaux recyclés. Il est donc important que nous disposions de techniques capables de réduire les impacts de l’exploitation minière sur les personnes et l’environnement, et ma technique peut y contribuer. »
Jusqu’à présent, il n’existait aucun moyen de déterminer si le sélénium est susceptible de se dissiper de façon permanente à la suite des efforts d’assainissement ou s’il est absorbé dans les ruisseaux ou les berges des rivières à proximité.
Shrimpton et ses collègues ont découvert que les isotopes du sélénium (qui sont le même élément que le sélénium mais ont des masses atomiques différentes) peuvent être utilisés pour déterminer ce qui élimine ce contaminant de l’eau. Les changements dans les isotopes indiquent si le sélénium est éliminé et si l’élimination est permanente. L’étude de Shrimpton est publié dans la revue Sciences et technologies environnementales.
« Nous avons besoin d’une technique comme la mienne pour vérifier si les systèmes de nettoyage fonctionnent. Il s’agit de tester si nous devons ou non faire mieux », a déclaré Shrimpton.
En laboratoire, Shrimpton et son équipe ont reproduit une stratégie d’assainissement bien connue appelée réduction, qui utilise des bactéries réductrices de soufre pour piéger le sélénium sous forme solide. Dans la nature, la réduction fait que le sélénium adhère au gravier et au sable présents dans les plans d’eau.
À l’aide de la Source lumineuse canadienne (CLS) de l’Université de la Saskatchewan (USask), Shrimpton a analysé les isotopes de ces échantillons solides de sélénium. Elle a découvert que l’ajout de soufre en quantités spécifiques au sélénium empêche le contaminant de se mélanger à nouveau aux liquides, ce qui signifie que l’élimination de l’eau peut être permanente. L’ampleur du changement dans les isotopes, dit-elle, a confirmé que c’était le seul processus de réduction qui était responsable du changement.
« La Source de lumière canadienne m’a permis de recueillir des informations supplémentaires à l’échelle moléculaire. Je savais donc ce qui se passait et je pouvais dire: ‘C’est ça, c’est ce qui a fait ça' », a déclaré Shrimpton. « C’est une pièce pour résoudre le puzzle. »
Maintenant que la technique s’est avérée efficace en laboratoire, Shrimpton et son équipe prévoient de la tester sur des sites miniers et d’élargir leur étude pour inclure d’autres polluants environnementaux miniers tels que le mercure.
Plus d’informations :
Heather K. Shrimpton et al, Fractionnement des isotopes stables du sélénite pendant la réduction abiotique par le sulfure de sodium, Sciences et technologies environnementales (2024). DOI : 10.1021/acs.est.4c03607