L’antimoine peut fournir des informations que la concentration seule ne permet pas d’obtenir. Sa composition isotopique stable peut aider à comparer les sources, suivre les transferts environnementaux et tester la provenance des matériaux dans les systèmes miniers, environnementaux, archéologiques et industriels.
L’antimoine est considéré comme un métal critique et stratégique ; son utilisation est omniprésente dans l’industrie : peintures, batteries, munitions, plaquettes de frein, retardateurs de flamme... Ses isotopes fournissent donc des informations pour la traçabilité aussi bien industrielle qu’environnementale.
L’antimoine est un métal rarement présent à l’état isolé. On le trouve le plus souvent dans des zones fortement minéralisées, notamment lorsque les concentrations en soufre sont importantes. Il est aussi fréquemment associé à l’arsenic, un autre métalloïde toxique. Il n’est donc pas rare de trouver de l’antimoine dans des contextes miniers ou industriels, même lorsque l’exploitation minière n’extrait pas directement l’antimoine.
Du fait de son omniprésence dans nos applications industrielles, l’antimoine peut se retrouver dans l’environnement de nombreuses façons : via les activités minières et métallurgiques, les poussières routières, les cendres d’incinération, les terrains d’entraînement militaire... En raison de sa mobilité (notamment sous sa forme réduite), on le retrouve dans l’eau, les sols et les sédiments.
Ces rapports isotopiques peuvent donc nous renseigner à la fois sur l’origine du matériau et sur les processus survenus au cours de son transport. Par exemple, dans une étude environnementale, comprendre les processus qui remobilisent les contaminants antimonés est essentiel pour cibler directement leurs vecteurs de transfert et réduire les risques et les coûts associés à la remédiation.
Le défi analytique ne consiste pas seulement à mesurer le Sb, mais à en isoler de très faibles quantités à partir de matrices complexes sans modifier sa composition isotopique. Le protocole combine une purification sélective avec une MC-ICP-MS couplée à la génération d’hydrures.
Les échantillons solides sont minéralisés et les échantillons d’eau sont conditionnés afin que le Sb puisse être isolé de la matrice environnante.
L’antimoine est retenu sélectivement à l’aide de silice mésoporeuse fonctionnalisée par des groupements thiols (TSP), ce qui permet d’éliminer les principaux éléments de matrice et les interférents potentiels.
Le Sb purifié est converti en hydrures volatils, ce qui augmente fortement l’efficacité de transport et la sensibilité pour les échantillons à faible concentration.
Le rapport ¹²³Sb/¹²¹Sb est mesuré par MC-ICP-MS couplée à la génération d’hydrures et exprimé en δ¹²³Sb par rapport à une solution de référence isotopique.
Seule une faible quantité totale de Sb est nécessaire pour le protocole de purification et de mesure isotopique.
De faibles niveaux de blanc rendent la méthode adaptée aux échantillons contenant de relativement faibles quantités de Sb.
Élimination efficace d’éléments tels que As, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Ni, Pb, Se et Sn.
Taux de récupération élevé après purification, sans fractionnement isotopique détectable introduit par la procédure.
Limite de quantification du Sb : 0.008 ± 0.001 µg/L par HG-ICP-MS.
Reproductibilité externe pour δ¹²³Sb, exprimée à 2 écarts-types.
Les solutions purifiées de Sb ont été mesurées par HG-MC-ICP-MS à environ 1 µg/L de Sb.
La méthode a été validée sur des matériaux de référence certifiés (MRC), depuis 0.026 µg/mL de Sb dans le sang jusqu’à 850 µg/g dans des cendres volantes.
Les valeurs analytiques sont basées sur Ferrari et al. (2021), avec validation sur 14 matériaux de référence certifiés environnementaux, géologiques, biologiques et anthropiques. Le protocole exact de préparation est adapté à la matrice et à la masse de Sb disponible. Voir la publication →
La valeur des isotopes du Sb réside dans la comparaison. Un échantillon devient informatif lorsque sa composition isotopique est comparée à des sources potentielles, des matériaux de référence, des tendances spatiales ou des variations liées aux processus.
Si les sources potentielles présentent des signatures δ¹²³Sb différentes, les mesures isotopiques peuvent aider à déterminer si le Sb présent dans un sol, une eau ou un sédiment est compatible avec des apports miniers, métallurgiques, liés au trafic ou d’autres apports anthropiques.
Les variations spatiales de la composition isotopique du Sb peuvent aider à identifier quel affluent, quelle zone source ou quel matériau contribue à la charge en Sb mesurée en aval.
Les signatures isotopiques du Sb peuvent être comparées entre matières premières, minerais et produits manufacturés afin d’évaluer s’ils sont compatibles avec une même origine géologique ou industrielle.
Les rapports isotopiques du Sb peuvent également évoluer au cours du transport et des réactions. Combinés aux concentrations, à la minéralogie et à la chimie de l’eau, ils peuvent fournir des informations sur la façon dont le Sb est mobilisé, retenu ou transformé.
L’interprétation la plus robuste combine δ¹²³Sb avec la concentration en Sb, la géochimie, les signatures des sources candidates et la connaissance des processus agissant sur le système.
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